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In über 10 Jahren Entwicklungsarbeit mit Schubert & Salzer als Partner gelang es Dr . Rainer Klock und dem Team der AT . PRO tec , die SIP-Technologie mithilfe von Gleitschieberventilen auch an Hochöfen zum Einsatz zu bringen . Foto : Schubert & Salzer Control Systems GmbH
thyssenkrupp Steel Europe unter Vertrag genommen . Einerseits musste auf Basis der SIP-Versuchsanlage nun ein industriell einsatzfähiger Prototyp entstehen . Andererseits ging es darum , diesen Prototypen weiter für den Prozess zu optimieren . „ Um die Wirkung unseres Verfahrens weiter zu verbessern , begannen wir , uns den Stoßwellen zu widmen , die mit jedem Impuls einhergingen .“, erklärt Dr . Rainer Klock , inzwischen promoviert zum Doktor der Metallurgie . „ Wir waren überzeugt , dass sie als Teil des SIP-Verfahrens einen wichtigen Beitrag zu dessen positiver Wirkung auf den Prozess leisteten . Mit stärkeren Stoßwellen wollten wir die Wirbelzone vergrößern
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und Verkrustungen im Koksbett aufbrechen , dadurch die Permeabilität erhöhen und infolgedessen mit größeren Reaktionsoberflächen die Effizienz des Hochofenprozesses steigern .“ „ Das Projektteam der AT . PRO tec setzte sich damals mit uns in Verbindung und erklärte uns , was sie vorhatten .“, erzählt Marcel Mokosch , Technischer Vertrieb bei Schubert & Salzer Control Systems . „ Zur Erzeugung von Impulsen mit noch stärkeren Stoßwellen mussten die hohen Öffnungsgeschwindigkeiten noch weiter optimiert werden , um extrem kurze Öffnungszeiten zu erreichen . Grundsätzlich waren Gleitschieberventile für diese Anwendung die perfekte Wahl . Der typische Hub zwischen „ offen “ und „ geschlossen “ beträgt nur ca . 8 mm . Dieser kurze Hub geht mit sehr geringen bewegten Massen einher . Deshalb werden auch nur geringe Antriebskräfte benötigt , wodurch das Ventil letztlich sogar kompakter ist als die meisten anderen Ventiltypen .“ Nach diesem Gespräch lief die erste „ SIP-Box “, der Prototyp der neuen Anlage , für einen Zeitraum von vier bis fünf Jahren im Dauerbetrieb und wurde dabei permanent weiter optimiert . Schritt für Schritt ist das eingesetzte Gleitschieberventil dabei über Jahre hinweg mit der Anlage und dem Prozess gereift . In enger Zusammenarbeit wurden verschiedene konstruktive Änderungen vorgenommen und anschließend in der Praxis erprobt , um das Ventil an die Anforderungen der Anwendung anzupassen . „ Schließlich hatten wir es geschafft , das Ventil auf Rekord-Öffnungsgeschwindigkeiten von nur 2 ms hin zu optimieren . Dadurch war es möglich , Impulse , die tief in das Koksbett reichen , mit |
wirklich starken Stoßwellen freizusetzen “, führt Marcel Mokosch aus . „ Die extremen Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hohen Drücken und hoher Schalthäufigkeit brachten das Ventil nun aber an seine Belastungsgrenzen . Diese Kombination an Anforderungen war damals wirklich eine Herausforderung für uns . Wir sahen darin aber auch eine große Chance für die Gleitschiebertechnologie , sich zu beweisen . Um unter den extremen Betriebsbedingungen für den Betreiber akzeptable Ventilstandzeiten zu erreichen , mussten die mechanischen Grenzen des Ventils durch konstruktive Änderungen erweitert werden . Ein Jahr Standzeit , also mehrere Millionen Schaltungen , war das erklärte Ziel .“ 2015 war es schließlich so weit : thyssenkrupp Steel Europe und thyssenkrupp AT . PRO tec GmbH begannen mit der Entwicklung , Errichtung und dem Betrieb einer vollständigen Sauerstoffimpulsanlage am Hochofen 1 in Duisburg-Schwelgern . In den kommenden Jahren wurde die Optimierung der SIP- Boxen finalisiert . Im laufenden Betrieb wurden an den 40 Blasformen des Hochofens SIP-Vorrichtungen installiert .
Erfolgreicher Projektabschluss Im Herbst 2020 wurde die SIP-Anlage schließlich fertig gestellt . 40 SIP-Boxen warteten auf ihren Einsatz . Über einen Zeitraum von mehreren Wochen wurden die Boxen Schritt für Schritt aktiviert . Die Auswirkungen auf den Prozess wurden dabei mit Spannung beobachtet . Das SIP-Verfahren hat sich am Hochofen Schwelgern 1 in weniger als 2 Betriebsjahren amortisiert und spart nun jährlich mehrere Millionen Euro an Kosten . Der Gesamtverbrauch an Reduktionsmitteln ( Koks
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und Einblaskohle ) konnte , durch die Effizienzsteigerung signifikant gesenkt werden . Dies spiegeln auch die CO2-Einsparungen zwischen 50 und 100 kg pro produzierter Tonne Roheisen wider . Die jährlichen CO2- Einsparungen belaufen sich auf weit über 100.000 t . Für thyssenkrupp AT . PRO tec ist das ganze Projekt ein großer Erfolg : „ Nach einjährigem Dauerbetrieb hat sich gezeigt , dass die Gleitschieberventile den extremen Einsatzbedingungen unserer Anwendung hervorragend gewachsen sind . Die langjährige , gemeinsame Entwicklungsarbeit mit Schubert & Salzer hat sich mehr als gelohnt . Einen so ausdauernden und zuverlässigen Entwicklungspartner zu finden , ist keine Selbstverständlichkeit “, erklärt Dr . Rainer Klock , heute Geschäftsführer der thyssenkrupp AT . PRO tec GmbH . „ Eines unserer Zukunftsprojekte ist es nun , mit Hilfe eines Level 2 Automatisierungssystems , die SIP-Technologie und den Hochofenprozess direkt zu verlinken , um weiterführende und automatisierte Prozessoptimierungen zu ermöglichen . Zunächst wird es aber unser Ziel sein , der SIP-Technologie zum weltweiten Erfolg zu verhelfen .“ Als die Technologie zum ersten Mal voll einsatzfähig war , entschied thyssenkrupp AT . PRO tec , dass die Partnerschaft mit einem der führenden Anbieter von Hochofenanlagen und -ausrüstungen hilfreich dabei wäre , dieses Ziel zu erreichen . Nach mehrmonatigen Verhandlungen wurde im August 2021 eine exklusive weltweite Marketing- und Vertriebsvereinbarung mit Primetals Technologies Ltd . unterzeichnet . „ Unser zuverlässiger Partner Primetals Technologies soll diese Technik weltweit vermarkten und auch anderen Stahlherstellern zugänglich machen “, schließt Dr . Rainer Klock . |