Die Energieeffizienz lässt sich mit einem einfachen Maß beschreiben: dem Gesamtenergieverbrauch des Unternehmens pro Umsatzeinheit. Die wichtigsten Faktoren, die die Energieeffizienz beeinflussen, sind:
- Nettoprozessausbeute.
- Anlagenauslastung und Schmelzkapazität.
- Minimierung von Energieverlusten.
- Nutzung der Abfallenergie.
Die Nettoprozessausbeute wirkt sich erheblich auf die Energieeffizienz aus, und zwar aus dem einfachen Grund, dass ein Unternehmen nur für das bezahlt wird, was es verkauft, nicht für das, was geschmolzen wird. Durch eine Steigerung der Nettoausbeute kann ein Unternehmen mehr für eine Standardeinheit Schmelze verkaufen.
Beispiel: Eine Gießerei verkauft 32.000 Tonnen guter Gussteile pro Jahr, bei einer Gesamtschmelze von 67.000 Tonnen beträgt die Nettoprozessausbeute 47,8 %. Die Gießerei verfügt über effiziente Schmelzkapazitäten mit einem durchschnittlichen Verbrauch von 585 Kwh/Tonne. Die Gesamtzahl der verbrauchten Einheiten beträgt 39.195.000 Kwh. Durch eine Steigerung der Nettoausbeute um 10 % wird die Gießerei dieselben 32.000 Tonnen Gussteile mit einer Gesamtschmelze von 55.363,3 Tonnen bei 585 kWh/t produzieren, was 32.387.531 Einheiten entspricht - eine Einsparung von 6.807.469 Einheiten. Wenn wir 0,20 Pfund als durchschnittliche Stückkosten verwenden, entspricht dies einer Einsparung von 1.361.493,00 Pfund pro Jahr bei einer erhöhten Kapazität von 6.726 Tonnen.
Die Nettoprozessausbeute wird von vier Hauptfaktoren beeinflusst: Schmelze-Ausbeute, Überlauf und Molchung, Kastenausbeute, Ausschuss und Ausschuss. Die Kastenausbeute ist ein wichtiger Faktor, und durch den Einsatz modernster Anschnitttechniken – wie z.B. der John Winter MT/MTV High Density Exothermic Sleeves, die einen viel höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Sleeves haben – können erhebliche Verbesserungen erzielt werden.
Darüber hinaus weisen diese Sleeves eine hohe Druckfestigkeit und kleine Kontaktflächen auf, sodass sie gezielt an Stellen des Werkzeugs platziert werden können, an denen herkömmliche Sleeves nicht eingesetzt werden können, was die Möglichkeit bietet, die Anzahl der Kavitäten pro Werkzeug zu erhöhen und damit die Ausbeute weiter zu verbessern. Eine weitere Option, die im Allgemeinen eher für Lohngießereien geeignet ist, ist der Einsatz von Direktgussverfahren. Diese Methode hat einen erheblichen Einfluss auf die Steigerung der Kastenausbeute. John Winter liefert exotherme TXP-Gießeinheiten in Verbindung mit einer Reihe von Filtern, die der Gießerei eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Ausbeute bieten.
Die Steigerung der Schmelzausbeute bzw. umgekehrt die Verringerung der Schmelzverluste muss maximiert werden. Einfach ausgedrückt: Wenn Sie viele nichtmetallische Materialien in den Ofen geben, sinkt Ihre Schmelzausbeute aufgrund der erhöhten Schlackenproduktion. In Bezug auf Nichteisenanwendungen gilt: Je mehr Oxidationsverluste, desto weniger Metall wird produziert. Daher können die Verwendung von sauberem Schrott und Gießereirücklauf sowie die Verwendung eines schützenden Abdeckflussmittels eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Schmelzausbeute spielen. Jede Tonne Schlacke, die entfernt wird, bedeutet eine Tonne weniger Metall, die mit der gleichen Energiemenge erzeugt wird. John Winter bietet eine Reihe von Abdeckschmelzen und Metallbehandlungen an, die die Metallreinheit und die Schmelzausbeute verbessern.
Überlauf und Molchung hängen von Gießproblemen, Metallwechseln und der Betriebszeit der Anlage ab. Die folgenden Punkte sollten ständig verbessert werden:
- Gießtechniken.
- Pfannendeckel und Isolierung.
- Verringerung der Anzahl der Metallwechsel.
- Verringerung der Anlagenstillstände, die zu einem erhöhten Molchaufkommen führen können. Dies ist besonders wichtig, wenn unbeheizte automatische Gießanlagen verwendet werden.
Die Reduzierung von Ausschuss und Ausschuss ist besonders wichtig, da ein hoher Ausschuss neben den damit verbundenen negativen Kosten verheerende Auswirkungen auf die Nettoprozessausbeute hat.
Anlagenauslastung und Schmelzkapazität: Gießereien sind energieintensive Industrien, und die Maximierung der Anlageneffizienz zur Steigerung der Stundenleistung spielt eine wichtige Rolle für die Energieeffizienz. Die Gießerei muss die Gussteile, die wir verkaufen, in der kürzestmöglichen Zeit herstellen oder in einer bestimmten Zeit den Gesamtausstoß erhöhen.
Beim Schmelzen kommt es darauf an, die Schmelzkapazität der Öfen zu maximieren, um die Metallhaltung zu reduzieren und die kWh/Tonne erzeugtes Metall zu senken. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Sauberkeit der Schmelze, die sich auf die Schlackenbildung an den Auskleidungen auswirkt, was die tatsächliche Ofenkapazität verringert und die Schmelzzykluszeiten in Verbindung mit der schwierigen Verschlackung erhöht.
Schlackenbildung verkürzt die Lebensdauer der Auskleidung und wirkt sich bei beheizten automatischen Gießöfen nachteilig auf die Lebensdauer des Induktors aus und verursacht verstopfte Füllstutzen, was zu Ausfallzeiten führt. John Winters SlagCure K, ein fluorfreies Reinigungsflussmittel, kann und wird in Schmelzöfen, Behandlungs- und Gießpfannen und Gießöfen eingesetzt, um Ablagerungen an Füllstutzen und Induktoren zu reduzieren.
Dies gilt für das gesamte Spektrum des Gießereiprozesses, vom Schmelzen bis zur Endbearbeitung. Beim Schmelzen kann zusätzlich zu dem, was wir in den vorangegangenen Abschnitten besprochen haben, eine Verringerung der Energieverluste durch einfache Maßnahmen erreicht werden, wie z.B.:
- Halten Sie die Ofendeckel und -abdeckungen an ihrem Platz.
- Verwendung isolierender feuerfester Materialien mit geringerer Dichte (sofern zutreffend), um Energieverluste zu verringern und das Vorwärmen der Pfannen zu vermeiden.
- Verwendung geschlossener, konzentrierter Absauganlagen, um das Gesamtvolumen der abgesaugten Luft zu verringern. Vereinfacht ausgedrückt, muss jeder Kubikmeter Luft, der aus einer Anlage abgesaugt wird, in diese eintreten. Dies ist in kälteren Klimazonen besonders wichtig.
- Einsatz von Luftzufuhrsystemen, um Luft von außen in geschlossene Absauganlagen zu leiten und so den Energiebedarf für die Beheizung der Anlage zu senken.
- Sicherstellen, dass die Absauganlage effizient arbeitet und gereinigt wird. Eine verstopfte Absaugung erhöht den Bedarf an den Motoren der Absauganlage und damit den Stromverbrauch, während der Staub nicht abgesaugt wird.
- Verkürzung und Kontrolle der Strahlzeiten, Verbesserung der Sandablösung und der Haftung an den Gussteilen durch bessere Sandkontrolle und Verwendung von Schlichten wie John Winter Cleancast Form- und Kernschlichten.
- Einsatz von Leistungsfaktorkontrolle in der gesamten Anlage, um den COSø so nahe wie möglich bei 1,0 zu halten.
- Zonierung der Druckluftversorgung, um eine Isolierung zu ermöglichen, wenn sie nicht gebraucht wird.
- Verwendung weniger zentralisierter Druckluftsysteme und Konzentration auf die Reduzierung von Leckagen. Druckluft ist eine der energieintensivsten Quellen, die in Gießereien verwendet werden.
- Wenn möglich, sollten Sie auf elektrische Antriebe und Motoren umsteigen.
- Investitionen in neue Maschinen oder die Modernisierung bestehender Anlagen. Moderne Technologien sind in der Regel energieeffizienter.
- Abschalten von Kompressoren und Beleuchtungsanlagen.
- Verwendung von energiesparenden Beleuchtungssystemen.
- Gebäude isolieren.
- Einführung von Sonnenkollektoren: Gießereien haben große Dachflächen, und Sonnenkollektoren können zum Ausgleich der Stromkosten eingesetzt werden. John Winter hat kürzlich Solarenergie eingesetzt, und es zahlt sich aus.
Nutzung von Energieabfällen: Wie bereits erwähnt, ist der Gießereiprozess energieintensiv, und in den meisten Fällen geht die Energie als Wärme an die Umwelt verloren. Die Suche nach Möglichkeiten zur Nutzung von Abwärme kann sehr vorteilhaft sein, wie z.B.:
- Einsatz von Wärmepumpen zur Erzeugung von Warmwasser aus der Abluft, das für die Beheizung von Büros verwendet oder an andere Einrichtungen als Wärmequelle geliefert werden kann.
- Nutzung von heißer Abluft aus Gießanlagen für Kern- und Lacktrocknungsanlagen,
- Nutzung von heißem Wasser aus Kühlsystemen zur Kühlung von Formen (Dauerformen).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es angesichts steigender Energiekosten immer wichtiger wird, dass Energienutzung und -rückgewinnung Teil der Zukunftsplanung für energieintensive Industrien wie Gießereien sind. Die Unternehmensleitung sollte der Energieeffizienz im Tagesgeschäft und in der Zukunftsplanung höchste Priorität einräumen, um die finanzielle Belastung zu verringern.
Andrew Tagg
Technischer Leiter
