Dirk Joritz  -  Ipsen Internaltional GmbH, Kleve

Die Kosten für Prozessgas und die vermeidbaren Emissionen beim Einsatzhärten von metallischen Teilen verringern sich um den Faktor 10, sobald nach dem neuen, patentierten HybridCarb-Verfahren zur Gasaufkohlung von Ipsen vorgegangen wird. Für Härtereien ergibt das eine jährliche Ersparnis von bis zu 25.000 Euro pro Ofen allein durch den signifikant geringeren Gasverbrauch. Nicht nur für Neuanlagen, sondern auch als Nachrüst-Kit für bereits bestehende Öfen kann das neuartige HybridCarb-System verwendet werden. 

Jede Wärmebehandlung mittels Gasaufkohlung für Stahlteile arbeitet mit Kohlenwasserstoffen. Zumeist kommt hier Erdgas oder Propan zum Einsatz. Die hierbei erreichte Härte der Randschicht wiederum ist ausschlaggebend für die Haltbarkeit der Stahlteile. Extrem haltbar müssen etwa Getriebeteile für Windkraftanlagen sein, für die 40 Jahre Standzeit gefordert sind. Manch ein Windpark liegt schließlich 100 Kilometer vom Festland in der Nordsee, wo eine Reparatur mit Schwimmkran und Helikopter über 10.000 € pro Stunde kosten kann.

Die konventionelle Technik

Im Härterei-Alltag werden zum Aufkohlen große Mengen Kohlenwasserstoff-haltiger Gase (etwa Erdgas) durch die bis zu 1000 Grad Celsius heiße Ofenkammer geführt. Der Gas-gebundene Kohlenstoff diffundiert hierbei in die Oberfläche der Werkstücke und bietet so die Basis für gute Oberflächenhärte. Allerdings brennt die gesamte Gasmenge nach kurzer Verweildauer in der Heizkammer außerhalb des Ofens kontrolliert ab und wird dadurch nach kurzer Zeit nutzlos. Der Durchsatz variiert hierbei je nach Ofengröße und beträgt z.B. etwa 16 Kubikmetern pro Stunde bei einem Ofen der Größe 17 (Chargenmaße (B x L x H) 910mm x 1220mm x 910mm). Jeweils nur sehr geringe Mengen des im Gas enthaltenen Kohlenstoffs werden dabei zur Steigerung der Randschichteigenschaften verwendet. Der überwiegende Anteil von rund 97 Prozent verbrennt ungenutzt. Der Wirkungsgrad des Verfahrens liegt mithin bei etwa zwei bis drei Prozent.

Fortschritt durch HybridCarb von Ipsen

Ipsen International hat nun eine Möglichkeit entwickelt, diesen Wirkungsgrad radikal zu verbessern: HybridCarb heißt das neue Verfahren, bei dem Ipsen nunmehr beinahe die gesamte Gasmenge aus dem Ofen zum Recycling auf hoher Wertstufe durch eine Aufbereitungskammer führt, anstatt sie abzufackeln. Nach dem patentierten Ipsen-Prinzip wird die Gasmischung nunmehr mittels Zusatzgas im geschützten Hybrid-Verfahren angereichert und zurück in den Ofen geführt. Das Prinzip ist dabei entfernt vergleichbar mit dem geschlossenen Kreislauf einer Zentralheizung, bei der ja auch nicht das Heizwasser nach jedem Durchlauf durch die Heizkörper weggeschüttet wird.

Der gesamte Prozess im Härterei-Ofen ist, mit Rücksicht auf eine gute und exakt reproduzierbare Qualität der Aufkohlung, mittels der Ipsen-typischen Systemkontrolle recht einfach zu steuern. Insgesamt steigt der Wirkungsgrad der Kohlenstoffübertragung und damit die Kohlenstoffausnutzung messbar an: Von ehemals zwei Prozent auf bis zu 20-25 Prozent schnellt der System-Wirkungsgrad mittels HybridCarb-System in die Höhe. Die verbrauchte Prozessgasmenge – und damit natürlich auch die Kosten – sinken bis um den Faktor zehn.

Das bedeutet, dass von einem Jahresausstoß für einen typischen Ofen von etwa 65 Tonnen Kohlendioxid nach einer Reduzierung um zirka 58 Tonnen pro Jahr nur noch bis 10 Prozent, mithin rund sieben Tonnen übrig bleiben. Allein für die Gasaufkohlung errechnet sich daraus mittels HybridCarb-Verfahren eine jährliche Kostenersparnis von bis zu 25.000 Euro pro Ofen. Zugleich bedeutet der -zigfache reduzierte Verbrauch von natürlicher Ressourcen natürlich einen guten Zug zu zeitgemäß schonendem Umgang mit Ressourcen.

Für weitere Informationen, technische Hintergründe oder ein persönliches Interview kontaktieren Sie uns einfach unter  dirk.joritz@ipsen.de oder gehen auf  www.ipsen.de.