Zementgebundene Gießmassen benötigen nach der Installation eine Trocknung, um freies Wasser sicher aus der feuerfesten Auskleidung zu entfernen. Diese Gießmassen sind strukturell empfindlich gegenüber schnellen Temperaturänderungen, daher muss die Austrocknung innerhalb eines Zeitfensters von vier bis sieben Tagen nach der Installation sehr gut kontrolliert werden. Dieser Prozess kann zu erheblichen Stillstandszeiten führen, da während dieser Zeit die Produktionsanlagen nicht zu Verfügung stehen. Sie führen auch zu erhöhtem Energieverbrauch und höheren Emissionen für die Produktionsanlage, da oft zusätzliche Beheizung oder Notstromquellen erforderlich sind.
Der Trocknungsprozess ist von Natur aus empfindlich, da ein zu schneller Abbau der Feuchtigkeit Dampfexplosionen und Abplatzungen verursachen kann, was potentiell Sicherheitsrisiken für das Personal sowie Schäden an der feuerfesten Auskleidung und Ausrüstung zur Folge hat. Daher ist die Balance zwischen Trocknungsgeschwindigkeit und Sicherheit sowie Materialfestigkeit eine komplexe Herausforderung für Anbieter feuerfester Materialien.
Entwicklung einer schnell trocknenden Technologie
Während des letzten Jahrzehntes verfügten monolithische Gießmassen trotz vieler neuer chemischer Entwicklungen vorwiegend noch aus einer hydraulischen Bindung. Dies gilt sowohl für chemische Bindemittel als auch für nicht-zementbasierte Gießmassen-Bindemittel. Unter den monolithischen Gießmassen sind die verflüssigten dichten Gießmassen der Kategorie zementarme Gießmassen (LCC) weit verbreitet. Die Trocknung dieser Art von Gießmassen war schon immer eine Herausforderung. Dies ist besonders der Fall während des (kritischen) ersten Aufheizens. Gleichzeitig steigt die Nachfrage am Markt nach einer solchen Produktgruppe stetig, und so auch der Bedarf an einfacheren Methoden und schnelleren Austrocknungsverfahren.
Die Calderys Gruppe arbeitete an der Entwicklung eines feuerfesten Produkts, das den Austrocknungsprozess beim Neuauskleiden von Industrieöfen beschleunigen kann. Das Verfahren bestand aus einem Laborversuch, der darauf ausgelegt war, den Trocknungsprozess des zementgebundenen Gießmassenmaterials für diese Studie zu untersuchen und zu verbessern. Das Ziel des Labortests war es, die Trocknung sicherer (durch Verhinderung von dampfverursachten Schäden) und schneller zu machen, indem Wasser effizienter entfernt wird. Die Studie untersuchte, wie verschiedene Inhaltsstoffe im Material die Trocknung beeinflussten, unter Durchführung von Experimenten mit zwei Arten von monolithischen Formeln – einige mit zugefügtem Silika-Rauch und einige ohne.
Das Ergebnis war CALDE® FD. Eine Reihe von zementgebundenen monolithischen feuerfesten Materialien, die speziell entwickelt wurden, um den Austrocknungsprozess zu beschleunigen, während die mechanischen und thermischen Eigenschaften traditioneller Gießmassen beibehalten wird. Die Technologie ermöglicht es, die gesamte Ofenauskleidung mit schnell trocknenden Materialien zu konzipieren und zu installieren, wodurch frühere Einschränkungen überwunden werden, bei denen schnell trocknende Produkte auf lokale Reparaturen oder spezifische Ofenbereiche beschränkt waren.
Wichtige technische Eigenschaften dieser Innovation umfassen:
- Effiziente Wasserentfernung: CALDE® FD Materialien sind komponiert, um freies Wasser schnell und gleichmäßig zu entfernen, wodurch das Risiko von Dampfexplosionen während der Trocknung reduziert wird.
- Robustheit und Stabilität: Das Produkt behält die Standard-Abbindezeit konventioneller Gießmassen bei, was eine schnelle Entfernung der Schalung und eine verzögerungsfreie Fortsetzung zur Austrocknung ermöglicht.
- Keine zusätzlichen Komponenten: Die Installation erfordert keine zusätzliche Ausrüstung, Werkzeuge oder sekundäre Komponenten, was die Logistik vereinfacht und die Komplexität auf der Baustelle reduziert.
- Anwendbar im gesamten Ofen: Die Auskleidung des gesamten Ofens mit schnelltrocknenden Materialien eliminiert Engpässe durch langsamere Trocknungszonen.
Trocknungsdauer-Phase bei Verwendung der CALDE® FD Technologie (Quelle: Calderys)
Trocknungsdauer-Phase bei Verwendung der CALDE® FD Technologie (Quelle: Calderys)
Insgesamt entspricht die Installation von CALDE® FD feuerfesten Materialien den Standard-Verfahren für zementgebundene Gießmassen und erfordert keine speziellen Werkzeuge oder Ausrüstung. Die Standard-Abbindezeit des Materials ermöglicht eine schnelle Entfernung der Schalung, wodurch die Trocknungsphase früher beginnen kann als bei traditionellen Gießmassen.
Die Verwendung von CALDE® FD kann die Trocknungsdauer um bis zu 72 Stunden reduzieren, um eine Temperatur von 1.200°C zu erreichen, ein erheblicher operativer Vorteil, der sich direkt in erhöhte Ofenverfügbarkeit umsetzt.
Die Betriebsteams der Produktionsanlage profitieren von optimierten Trocknungsprozessen, reduzierter Ausfallzeit und verbesserter Sicherheit, was eine bessere Produktionsplanung und Ressourcennutzung ermöglicht. Die nahtlose Integration in bestehende Prozesse minimiert Störungen und verbessert die Gesamteffizienz.
Die Rolle von CALDE® FD im Versorgungssektor
Während diese Technologie in verschiedenen Industrien verwendet werden kann, ist sie besonders relevant für Kessel- und Verbrennungsanlagenbetreiber, wo kontinuierlicher Betrieb für Strom- und Wasserversorgung kritisch ist. Der CALDE® FD Ansatz reduziert den Brennstoffverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen und unterstützt so die Nachhaltigkeitsziele. Versorgungsanlagen, wie solche, die Strom erzeugen, oder Waste-to-Energy-Anlagen, können erheblich von dieser Reduzierung des CO2-Fußabdrucks profitieren. Die FD-Technologie ist nahtlos in andere feuerfeste Bereiche integriert, die den oben genannten Industrien dienen.
ALKON® FD: Eine feuerfeste Produktreihe, maßgeschneidert für Aluminiumproduzenten
Primäre und sekundäre Aluminiumproduzenten suchen immer nach Wegen, ihre Ausfallzeiten so weit wie möglich zu reduzieren, um die operative Effizienz zu verbessern. Die Calderys Gruppe, die seit Jahrzehnten eine Reihe von Lösungen bereitstellt, die speziell für den Kontakt mit Aluminium entwickelt wurden, hat daher ihre feuerfeste Produktreihe angepasst, um den Herausforderungen der Aluminiumproduzenten zu begegnen.
Diese feuerfeste Reihe, ALKON®, wird weltweit als Benchmark für feuerfeste Materialien in der Aluminiumindustrie anerkannt. Die FD-Technologie ist vollständig in diese Reihe integriert, was eine komplette Ofenauskleidung mit schnelltrocknenden Materialien ermöglicht und somit die gesamte Trocknungsphase von Aluminiumöfen optimiert.
Fallstudie: ALKON® FD bei einem großen Aluminiumproduzenten in den Vereinigten arabischen Emiraten
Das Ziel dieses Aluminiumproduzenten war es, sowohl die feuerfeste Zustellung als auch die Trocknungszeit zu reduzieren, um den operativen Arbeitsablauf zu optimieren. Der Bedarf an einer schnelleren und effizienteren Auskleidungslösung, die Qualität und Sicherheit aufrecht erhält, führte schnell zur Wahl von ALKON® FD.
Traditionell beinhaltet die Neuauskleidung von Aluminium-Gießereiöfen In-situ-Gießen, ergänzt durch Spritzen als sekundäre Zustelltechnik. Dieser Ansatz ist zeitaufwändig und erfordert etwa sieben Tage allein für die Trocknungsphase. Folglich bleibt der Ofen für eine längere Zeit außer Betrieb. Insgesamt erstreckt sich die Fertigstellung eines solchen Projekts (vom Abriss der alten feuerfesten Auskleidung und Zustellung der neuen bis zum Ende der Trocknungsphase) typischerweise über etwa 23 Tage.
Die vorgeschlagene Materialkombination war folgende:
- Vorgefertigte, vorgebrannte (PCPF) Blöcke
- ALKON® FD
- Spritzgießprodukte
Die aktualisierte Methode optimierte die Zustellung und verringerte die Trocknungsperiode erheblich. Dies führte sowohl zu Zeitersparnissen als auch zu greifbaren kommerziellen Vorteilen für diesen Aluminiumproduzenten.
Insgesamt verkürzte die Integration von PCPF-Blöcken, Spritzgießen und ALKON® FD-Produkten die Gesamtprojektdauer um fünf Tage, was die operative Verfügbarkeit des Ofens erheblich verbesserte. Diese Reduzierung der Neuauskleidungszeit – eine Verringerung um 25 % – ermöglichte es dem Kunden, die Produktion schneller wieder aufzunehmen, Ausfallzeiten zu minimieren und die Produktivität zu verbessern.
Der Aluminium-Gießhausofen, neuausgekleidet mit Calderys feuerfesten Materialien (Quelle: Calderys)
Der Aluminium-Gießhausofen, neuausgekleidet mit Calderys feuerfesten Materialien (Quelle: Calderys)
Planung für die Zukunft
Viele kleine Schritte sind notwendig, damit eine Produktionsanlage ihre Energieeffizienz verbessert. Ein solcher Schritt liegt in der Wahl der feuerfesten Materialien und der damit verbundenen Zustellmethode. Die Aufnahme schnelltrocknender Technologien verbessert die Anlagenverfügbarkeit und steht im Einklang mit Energiewendezielen. Anlagenbetreiber reduzieren ihre Abhängigkeit von externen Lösungen (wie externen Brennern) und gewährleisten nachhaltigere und wirtschaftlich sinnvollere Produktionsweisen.
Die Entwicklung und Erweiterung der CALDE® FD-Reihe markiert einen bedeutenden Fortschritt in der feuerfesten Technologie und stellt sich einem langjährigen operativen Engpass im Verfahren mit Industrieöfen. Durch die Ermöglichung einer schnelleren, sichereren und energieeffizienteren Trocknung unterstützt die Technologie die Nachhaltigkeits- und operativen Ziele von Verarbeitungsindustrien weltweit.
Der Ansatz der Gruppe – eine vollständige Ofen-Schnelltrocknungslösung anzubieten, ohne zusätzliche Komponenten oder Prozessänderungen zu erfordern – setzt einen neuen Standard für feuerfeste Auskleidungen. Da Industrien weiterhin Betriebszeit, Sicherheit und Umweltziele priorisieren, werden schnelltrocknende feuerfeste Lösungen wie CALDE® FD eine zunehmend entscheidende Rolle spielen.
