Der Ipsen MultiTreater

Kostensenkende Wärmebehandlung

Anlassen, Gl√ľhen, Nitrocarburieren in einem neuartigen Retortenofen

 

Michael Simon und Thorsten S√ľdholt, Ipsen International GmbH, Kleve

Kurzfassung 

Beim MultiTreater¬ģ handelt es sich um die v√∂llig neuartige Konstruktion eines horizontalen Retortenofens, die sich durch eine Entkoppelung der Chargengewicht-aufnahme von der Ofenretorte auszeichnet.

Im Gegensatz zu konventionellen horizontalen Retorten√∂fen erm√∂glicht dies ein weitaus h√∂heres maximales Chargengewicht von bis zu 5t bei gleichzeitig wesentlich verl√§ngerter Standzeit der Retorte. Der verf√ľgbare Chargenraum kann bestm√∂glich ausgenutzt werden, ohne sich Sorgen um das zul√§ssige Chargengewicht zu machen.

Aber nicht nur der Chargentisch, sondern nahezu alle Baugruppen des MultiTreater¬ģ wurden mit dem Ziel der jeweils optimalen Ausf√ľhrung konsequent √ľberarbeitet bzw. neu konstruiert. So wurde z.B. durch eine drastische Erh√∂hung der Abk√ľhlleistung das Ziel erreicht, die Prozessdauer um bis zu 30% zu verk√ľrzen.

Mit anderen Worten: Es k√∂nnen mehr Bauteile in k√ľrzerer Zeit behandelt werden.

Chargengewicht 

Bei den bisher bekannten horizontalen Retorten√∂fen wird das Chargengewicht direkt √ľber den Chargenherd auf den Retortenboden √ľbertragen. Diese Bauart funktioniert jedoch nur solange gut, wie die Grenzen der Nutzlast nicht √ľberschritten werden. Je h√∂her das Chargengewicht, desto st√§rker steigt die Belastung des Retortenbodens an.

Beim neuen MultiTreater¬ģ (Abb. 1) ist der Chargentisch nicht an der Retorte, sondern an zus√§tzlichen Traversen oberhalb des Ofengeh√§uses befestigt. Die Aufh√§ngungen des Chargentisches werden dabei gas- und vakuumdicht durch die Retorte gef√ľhrt.

Abb. 1: Neue Chargengewichtsaufnahme beim MultiTreater¬ģ

Das zul√§ssige Chargengewicht konnte auf diese Weise bei gleicher Ofengr√∂√üe mehr als verdoppelt werden, wie am Beispiel der Ofengr√∂√üe XL ausgef√ľhrt:¬†

Nutzraum Größe XL (BxLxH):          910 x 1220 x 910 mm 

Chargengewicht bei¬† ¬†/¬† Bisheriger Ofen¬†¬† /¬†¬†¬† ¬†MultiTreater¬ģ¬†

600 ¬įC:¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬† ¬†2.000 kg¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†5.000 kg

750 ¬įC:¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†1.200 kg¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬† 3.000 kg

Aufgrund der FEM-Berechnungen und der Entkopplung vom Chargengewicht konnte die Retortenwandst√§rke weitaus d√ľnner als zuvor ausfallen, was zu Materialeinsparung, verbessertem Thermoverhalten, Erw√§rmen und Abk√ľhlen von geringeren Massen und damit zur Energieeinssparung f√ľhrt.¬†

Gleichmäßigkeit und Schnelligkeit 

Um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse auch bei dicht gepackten Chargen mit erh√∂htem Gewicht zu gew√§hrleisten, wurde die Gasstr√∂mungsf√ľhrung innerhalb der Retorte optimiert und die Hei√ügasumw√§lzleistung stark vergr√∂√üert. Die verbesserte W√§rme√ľbertragung reduziert die Temperaturdifferenz innerhalb der Charge w√§hrend des Aufheizens und wirkt sich positiv durch eine Verk√ľrzung der Aufw√§rmdauer aus.

Der neue externe ‚ÄěHigh – Speed‚Äú – K√ľhler besteht im Wesentlichen aus einem vakuumdichten Geh√§use und einem Gas-/Wasser- W√§rmetauscher aus Edelstahl mit sehr hoher K√ľhlleistung und kr√§ftigem Hochleistungsgebl√§se. In den entsprechenden Prozessschritten der Abk√ľhlphase kann dieser K√ľhler zus√§tzlich zur Retorten – Au√üenk√ľhlung aktiviert werden. Nach dem √Ėffnen der Absperrklappen wird hei√ües Gas aus dem Retorten – Innenraum abgesaugt, intensiv r√ľckgek√ľhlt und wieder in die Retorte zur√ľckgef√ľhrt.

Der Vergleich der Abk√ľhlkurven in Abb. 2 zeigt deutlich den Einfluss des aktivierten externen ‚ÄěHigh – Speed‚Äú – K√ľhlers auf die Reduzierung der K√ľhldauer im Vergleich zur reinen Retorten – Au√üenk√ľhlung bei leerem Ofen (blaue Kurven) bzw. bei Beladung mit einer 1,5 t Charge (rote Kurven).

Abb. 2: Vergleich verschiedener Abk√ľhlungen im MultiTreater¬ģ

Die K√ľhldauer des leeren Ofens von 700¬įC bis 150¬įC betr√§gt mit dem Retorten – Au√üenk√ľhlgebl√§se rund 110 min (blaue gestrichelte Kurve) . Im Vergleich dazu betr√§gt die K√ľhldauer mit zus√§tzlich aktivierten externen ‚ÄěHigh – Speed‚Äú – K√ľhler nur 75 min trotz Beladung des Ofens mit einer 1,5 t Charge.

Reduzieren sich die Zykluszeiten nun durch die erh√∂hte Abk√ľhlgeschwindigkeit auf 8 Stunden, hei√üt dies, dass nicht nur zwei, sondern drei Chargen pro Tag behandelt werden k√∂nnen.

Die Vorteile f√ľr den Betreiber des neuen MultiTreater¬ģ auf einen Blick:¬†

  • Neuartige Aufh√§ngung der Charge zur vollst√§ndigen Entkopplung von der Ofenretorte¬†
  • Drastische Verl√§ngerung der Lebensdauer der Ofenretorte¬†
  • Reduzierung von I- und R-Kosten und Verringerung von Stillstandszeiten¬†
  • Bessere Ausnutzung des Ofenraumes durch Erh√∂hung des Chargengewichtes auf 5 t¬†
  • Steigerung des Durchsatzes und damit des Gewinns f√ľr den Betreiber¬†
  • Verk√ľrzung der Prozessdauer um bis zu 30% durch stark erh√∂hte Abk√ľhlleistung der Retorten

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