Druckluft in der Metallindustrie

Die Metallindustrie umfasst sowohl die Metallherstellung als auch die Metallverarbeitung. Dies bedeutet, dass die Herstellung von Stahl und NE (Nichteisen) - Metallen, die Gießereien sowie die Metallverarbeitung zu der Metallindustrie zählen.   

Die Branche gehört zu den energieintensiven Industrien. Die Druckluft wird als flexibles Medium in vielen Produktionsprozessen in den metallverarbeitenden und metallherstellenden Betrieben eingesetzt. Bei der Senkung der Energieintensität und der damit einhergehenden Steigerung der Energieeffizienz ist die Druckluft eine oft unterschätzte Einflussgröße.

Neben der Bedeutung der Druckluft für die Energieeffizienz ist die richtige Druckluftqualität ein entscheidender Faktor zur Vermeidung von Problemen in der Produktion und von Mängeln beim Endprodukt. Unternehmen der Metallerzeugung und -verarbeitung können durch die bedarfsgerechte Aufbereitung von Druckluft Kosten senken, die Energieeffizienz verbessern sowie Ausschuss und Produktionsstillstand vermeiden.

Anwendungen in der Metall-Branche

Stahlherstellung

Bei der Herstellung von Stahl im Hochofen gibt es zwei Schritte, im ersten Schritt wird Eisenerz durch Reduktion zu Roheisen, im zweiten Schritterfolgt die Weiterverarbeitung im Konverter zu Rohstahl. Im ersten Schritt kommt Druckluft zum Einsatz: Der Hochofen wird von Oben beschickt, so dass sich im Hochofen Schichten von Koks und Eisenerz abwechseln. Unten wird über Windformen sogenannter Heißwind eingeblasen. Als Heißwind wird erhitzte, mit sauerstoff- und kohlenwasserkraftstoffangereicherter Druckluft verstanden. Diese ist für eine effektive Eisenschmelzung notwendig.

Ebenfalls wird Druckluft bei der Luftabkühlung eingesetzt. Die Abkühlung hat Einfluss auf die Eigenschaften des Stahls, hierdurch entstehen besondere Ansprüche an die Stahlkühlung und das verwendete Medium. Ein Beispiel ist die beschleunigte Abkühlung, diese erfolgt in bewegter Luft (Luftsturz).

Sandstrahlen

Während des Produktionsprozesses von Metall und Metallteilen muss die Oberfläche völlig von Ablagerungen und Partikeln befreit werden, da dies sonst den weiteren Verarbeitungsprozess wie z.B. die Oberflächenbearbeitung negativ beeinflussen könnte. Ein Verfahren ist das Sandstrahlen, welches auch Druckluftstrahlen genannt wird. Diese Technik wird benutzt, um das Material von Lackresten, Verschmutzungen und Rost zu befreien, das Werkstück umzuformen und die Beschaffenheit der Oberfläche zu bearbeiten.

Die Druckluft dient dazu, dass Strahlmittel beim Durchtreten durch die Düse zu beschleunigen. Denn zur Behandlung muss das Strahlmittel mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Oberfläche aufprallen.

Oberflächentechnik

Pulverbeschichtung, auch Pulverlackierung genannt, ist ein Beschichtungsverfahren, welches sich für metallische und nicht metallische Gegenstände eignet. Es gibt zwei Verfahren, die Elektrostatische Pulverbeschichtung (EPS) und das Wirbelsinternverfahren.

Druckluft wird verwendet zum Abblasen des Werkstücks, zur Förderung des Pulvers bzw. zur Fluidisierung. Weiterhin kann die Druckluft in der Beschichtungskabine als Dosierluft und Sprühluft verwendet werden. Die Druckluftqualität hat Auswirkungen auf das Endprodukt, z.B. kann ölhaltige Druckluft Probleme, wie offene Stellen (Kratern) in der Lackschicht oder Blasen bzw. Krater im Fluidbehälter, hervorrufen.

Ein weiteres Verfahren, bei dem Druckluft eine Rolle spielt, ist das sog. GS (Gleichstrom-Schwefelsäure), ein elektrolytisches Verfahren, das oft bei der Herstellung von Aluminium eingesetzt wird. Für das elektrolytische Oxydieren wird eine Elektrolytbewegung benötigt, dazu wird gereinigte, ölfreie Druckluft eingeblasen.  

Weiterhin gibt es thermische Spritzenverfahren zur Oberflächenveredelung. Im Zusammenhang mit Druckluft sind hier das Flammspritzen sowie das Lichtbogenspritzen zu erwähnen. Die Druckluft dient bei dieser Anwendung als Zerstäubergas, welches das Spritzgut auf die Oberfläche aufspritzt.

Schneiden und Schweißen

Beim Schneiden und Schweißen von Metall wird häufig mit Laser-Verfahren gearbeitet. Sowohl beim Laserschweißverfahren als auch beim Laserschneidverfahren wird Druckluft eingesetzt. Ölfreie, trockene und saubere Druckluft wird bei diesen Anwendungen benötigt, damit keine Probleme im Prozess und beim Endprodukt auftreten.

Beim Laserschweißen wird die Druckluft, mit einem Druck von bis zu max. 8 bar, dazu verwendet, Materialpartikel sowie Materialdämpfe von der Schweißoptik abzulenken und Beschädigungen zu verhindern. Dieser Vorgang findet mit Hilfe der sog. Crossjet-Einheit statt.

Beim Laserschneiden wird Druckluft je nach Verfahren zum Spülen des Spiegelkanals und zum Ausblasen der Schmelze verwendet. Ebenfalls kann es als Schneidgas beim Schneideprozess verwendet werden. Die saubere Druckluft kühlt die Materialoberfläche und verbessert die Schnittqualität. Ebenfalls sorgt die Druckluft dafür, dass verdampfende Materie und andere Materialen entfernt werden.

Pneumatische Werkzeuge

Auch in der Metallindustrie werden viele Werkzeuge mit Druckluft betrieben und gesteuert. Eine angemessene Druckluftqualität ist notwendig, da zu viel Wasserdampf in den Maschinen und Anlagen, als auch Korrosion in den Rohrleitungen eine häufige Ursache für einen Produktionsstillstand sind.

Beispiel für ein Druckluftwerkzeug ist der Drucklufthammer (siehe auch Stahlherstellung), dieser wird zum Kernausstoßen verwendet sowie zum Ausbrechen von Substanzen aus Öfen und Pfannen. Ebenfalls werden Druckluftstampfer und Druckluftschleifmaschinen eingesetzt.

3D – Druck aus Metallpulver

Das Verfahren des 3D-Metalldrucks hat einige Vorteile im Vergleich zu bisherigen Verfahren: Die additive Fertigung erlaubt das Herstellen von komplizierten Teilen, es spart Material, verkürzt Produktionszeiten und verringert Fehlerquellen. Beim Selektiven Laserschmelzen (SLM), werden Bauteile schichtweise aufgebaut. Dieser Vorgang findet meist in einer Schutzgasatmosphäre statt. Als Schutzgas dient oftmals Stickstoff, der teilweise mit einem Stickstoffgenerator aus Druckluft generiert wird. Die Druckluft muss eine bestimmte Qualität haben, damit die Komponenten und Prozesse nicht durch Kontaminationen beeinträchtigt werden und Kosten durch Ausfälle, Reinigung und Ersatz entstehen.

Anwenderberichte

ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg

Das Druckluftnetz am Standort Duisburg der ThyssenKrupp Steel Europe AG ist über zehn Kilometer lang. Entsprechend hoch ist das Druckluftvolumen vor Ort. Die Turbokompressoren benötigen wegen des hohen Kondensatanfalls spezielle BEKOMAT-Kondensatableiter.

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Wie kann man seine Druckluftproduktion steigern und dabei seine Rechnung für den Energieverbrauch nicht erhöhen, sondern sogar noch reduzieren? in Zusammenarbeit mit dem Team 2D Pneumatic – BEKO TECHNOLOGIES optimiert die Firma BENTELER Aluminium Systems ihr Druckluftsystem.

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Wirtschaftliche Drucklufttrocknung

GF Automotive ist ein führender Hersteller von gegossenen Eisen- und Leichtmetallkomponenten für Getriebe, Fahrwerks- und Karosserieteile von Nutzfahrzeugen und Personenwagen

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Die Flender-Produktionsstätte Mussum ist die weltweit größte Produktionsstätte für Industriekupplungen im Drehmomentbereich von 10 bis 10.000.000 Nm.

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Kühlung von Laserschneidmaschinen mit Druckluft

In einer Schneidanlage wird ein Laserstrahl über Umlenkspiegel zur Bearbeitungsoptik geführt. Dort wird der Laserstrahl fokussiert, um die zum Schneiden erforderliche Leistungsdichte zu erzeugen. Bei Horstmann, wo vor allem Edelstahlbleche geschnitten werden, kommt dies auf eine Strahlleistung von bis zu sechs kW.

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