Fortschrittliche verschleißfeste Lösungen für Sinteranlagen

Abrasive Materialien, hohe Temperaturen und große mechanische Belastungen, denen die Komponenten in der Eisen- und Stahlproduktion ausgesetzt sind, stellen den Betrieb vor große Herausforderungen. Martin Kirchgassner, Vizepräsident und Chief Technology Officer von Castolin Eutectic, erklärt, wie die Panzerungs-Technologie die Lebensdauer von Anlagen verlängern kann, um Betriebskosten zu sparen und die Lebensdauer zu maximieren.    

Sinter ist für die Eisen- und Stahlproduktion unerlässlich. Es verursacht jedoch einen intensiven Verschleiß der Komponenten im Sinterbrecher sowie anderer kritischer Systeme. So landet beispielsweise abrasiver Sinterstaub in der Atmosphäre auf den Schienen von Brückenkränen, was zu Verschleiß und Rissen in den Laufrädern führt und die Gefahr von Ermüdungsbrüchen birgt. Der Staub führt auch zu übermäßigem Verschleiß an den Absaugventilatoren und -kanälen, die für die Reinhaltung der Luft und die Rückgewinnung des Staubs für das Recycling eingesetzt werden.    

Intensiver Verschleiß an Sinterbrechern  

Die Sinterbrecher, die für die Zerkleinerung des Sinters in Partikel der richtigen Größe zuständig sind, unterliegen einem hohen Verschleiß an mehreren Komponenten, von denen zwei am stärksten betroffen sind. Das sind die Rotoren und die Rostbalken. Siebe sind ein weiteres Bauteil, das dem Verschleiß unterliegt.   

Nachdem der Sinter über eine Rutsche in den Brecher gelangt ist, wird er von den Zähnen eines sich drehenden Rotors erfasst und auf eine Reihe von Rostbalken geschleudert. Der Rotor besteht aus einer Reihe von Scheiben, die auf einer Welle montiert sind. Jede Scheibe ist mit zwei bis vier Zähnen versehen, die wie Hämmer wirken und den Sinter zerkleinern. Diese Zähne sind einer starken Abnutzung ausgesetzt, so dass sie oft weniger als ein Jahr halten.   

Den stärksten Verschleiß erfahren die Rostbalken. Dabei handelt es sich um einen Satz großer rechteckiger Stäbe mit einer Länge von bis zu 3 Metern und einer Breite von 100 mm, die wie ein Kamm angeordnet sind und zwischen denen sich die Rotorscheiben drehen, um den Sinter zuzuführen und einzuschlagen. Die Betreiber müssen die Rostbalken unter Umständen alle sechs Wochen warten, so dass sie ein vorrangiger Bereich für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit sind.   

 Eine weitere wichtige Komponente ist das Sieb, das den Sinter nach dem Brecher sortiert. Es stellt sicher, dass nur feste Pellets der richtigen Größe als Einsatzmaterial für den Hochofen verwendet werden, während Feinanteile entfernt und zum Beginn des Sinterproduktionsprozesses zurückgeführt werden. Castolin Eutectic bietet ein umfassendes Sortiment an verschleißfesten Sieben mit runden, quadratischen oder ovalen Öffnungen an, die aus 3 mm oder mehr dicken, perforierten Blechen hergestellt werden. Das Unternehmen fertigt auch maßgeschneiderte Lösungen nach spezifischen Kundenwünschen: Heißsiebe, Kaltsiebe, Heißrutschen in allen Formen und Materialien.  

Traditionelle Methoden zur Verlängerung der Lebensdauer des Brechers  

Der Sinter ist heiß, wenn er im Brecher ankommt, daher müssen die Betreiber sorgfältig überlegen, wie sie die Lebensdauer verlängern können. Dies ist besonders wichtig, da die Oberflächenhärte der Materialien (und damit ihre Verschleißfestigkeit) mit steigender Temperatur abnimmt.  

Die einfachste Maßnahme besteht darin, dass die Betreiber akzeptieren, dass sie regelmäßige Überholungen und Wartungsarbeiten durchführen müssen, um den starken Verschleiß zu beheben. In diesem Fall spezifizieren sie Baustahl mit hoher Härte, wie z. B. die Legierungen S275 oder S355 für Rostbalken oder einen Manganstahl für Rotorzähne.   

Das mag für manche Standorte akzeptabel sein. Die Verschleißraten variieren jedoch je nach Temperatur, Belastung und Konstruktion. Daher müssen einige Betreiber verschleißfeste Auskleidungen oder Einsätze einbauen, verschleißfeste Aufpanzerungen aufbringen, Verschleißplatten verwenden und eine Wasserkühlung einbauen.    

Balken und Rotorzähne können mit Auskleidungen oder Einsätzen versehen werden, die Hartmetall in einem Matrixmaterial enthalten. Ein Nachteil ist, dass sie trotz der Karbide schnell verschleißen können.  Eine Alternative ist das Auftragen einer Panzerbeschichtung in Schlüsselbereichen. Beim Rotor können die Außenkanten der Zähne und des Scheibenkörpers mit einer Panzerung versehen werden, wohingegen bei Brechstäben eine 10-15 mm dicke Schweißschicht auf der Oberseite und 5-8 mm an den Kanten erforderlich sind. Ein Problem bei Rotoren ist, dass die Panzerung möglicherweise nicht genügend Schutz bietet und das Grundmaterial vor der Beschichtung abgenutzt wird.   

Außerdem hat die dicke Panzerungsschicht, die auf Rostbalken benötigt wird, in der Regel einen geringeren Wärmeübergangskoeffizienten als Baustahl. Dies führt zu einem Wärmestau und letztlich zu einer geringeren Verschleißfestigkeit. Außerdem können in der dicken Beschichtung Risse entstehen und sich ausbreiten, was zu Abplatzungen führt.   

Es ist auch möglich, Wasserkühlsysteme in die Rostbalken zu integrieren, um die Oberflächenhärte und damit die Haltbarkeit zu schützen. Dies bringt jedoch zusätzliche betriebliche Anforderungen und Risiken mit sich, z. B. Wasserleckagen und Kalkablagerungen.   

Hochleistungspanzerungen erhöhen die Lebensdauer von Brechern und Sieben  

Bei Sinterbrechern ist häufig ein zusätzlicher Schutz der Rotorscheiben und ihrer Zähne sowie der Rostbalken und Siebe erforderlich. Dies kann mit einer fortschrittlichen Aufpanzerungstechnologie erreicht werden, die die Lebensdauer der Komponenten um das Dreifache verlängert, um Wartungsausfälle zu reduzieren und die Produktivität des Brechers zu erhalten.   

Dieser Ansatz basiert auf hochverschleißfesten Legierungen, die Temperaturen von 400 °C und mehr standhalten. Um die Haltbarkeit zu maximieren, verwenden wir einen Systemansatz, bei dem die Legierung mit Hilfe eines speziell entwickelten Schweißmusters im Baustahl der Komponenten verankert wird.   

Die Verwendung einer dünnen verschleißfesten Auftragsschicht verbessert die Haltbarkeit, da die Wärme von der Oberfläche abgeleitet werden kann und die Oberflächenhärte geschützt wird. Darüber hinaus wird die Gefahr von Abplatzungen minimiert, da die Schicht in einer einzigen Lage direkt auf den weicheren Baustahl aufgebracht wird. Risse können in der harten Deckschicht entstehen, hören aber auf, sobald sie auf den weicheren Baustahl darunter treffen.    

Ein weiterer Vorteil des Oberflächenschutzes besteht darin, dass die Brecherteile ihre ursprüngliche Geometrie länger beibehalten. Dies ist wichtig, um zu vermeiden, dass die Ausrüstung abgenutzt und verrundet wird, was die Effizienz des Sinterbrechers verringern würde. Durch die Beibehaltung der Form der Teile wird also ein längerer effizienter Betrieb gewährleistet.   

Schutz vor luftgetragenen Partikeln  

Verschiedene Arten von Schweißlegierungen können für die Reparatur der Außenschicht der Schaufeln von Ventilatoren verwendet werden, die Staub aus Sinteranlagen absaugen.

An anderen Stellen im Lüftungsprozess kann die Lebensdauer von Abluftkanälen durch ein thermisches Spritzverfahren verlängert werden, bei dem eine feine Metallbeschichtung von bis zu 0,8 mm aufgebracht wird. Diese Beschichtung bietet eine hohe Verschleißfestigkeit gegen Erosion und Korrosion durch abrasiven Staub in der Luft. Der Grundwerkstoff wird nicht beeinflusst, d. h. kein Verzug. .

Wegweisende industrielle Nachhaltigkeit   

Die abrasiven Werkstoffe in Eisen- und Stahlwerken verursachen einen erheblichen Wartungsaufwand, da sie die Anlagen wie Sinterbrecher, Siebe, Räder von Portalkränen und die Abluftkanäle von Belüftungssystemen stark verschleißen.   

Moderne verschleißfeste Beschichtungen können jedoch die Lebensdauer von Schlüsselkomponenten erheblich verlängern und sicherstellen, dass kritische Ausrüstungen effizient arbeiten, was den Anlagen hilft, weniger Energie zu verbrauchen und den CO2-Fußabdruck zu verringern.