铸造厂新技术可显著降低能源成本和二氧化碳排放

金属加工行业——特别是铸造厂会消耗极大体量的能源,同时生成大量的二氧化碳。未来,轻金属铸造厂将有望节省60%的生产相关能源成本,并降低80%的二氧化碳排放。弗劳恩霍夫工厂运行和自动化研究所(IFF)和其他合作伙伴一同研发的新技术让这一切成为可能。这一项世界性的创新技术在今年的汉诺威工业博览会上首次与大众见面。

“在创新型、模块化可拓展的燃烧器技术的基础上,我们研发出全新的分布式、可实现自动化的熔炼物供给方案,”马格德堡弗劳恩霍夫工厂运行和自动化研究所的史蒂芬·沙尔夫(Stefan Scharf)博士解释说,“在我们看来,这个革命性的解决方案让行业走向更为可持续的数字联网时代。“

非传统的新技术

到目前为止,铸造厂——特别是有色金属铸造厂在分级加工过程中需反复填充熔融金属,并对其不间断加热。除了明火燃气燃烧器之外,工厂主要用电来熔炼和加热金属,尽管这类工艺在经济和环境方面有着明显的缺点。传统的过程控制和与之相连的改形过程将负面影响铸造质量并需要复杂的熔融处理措施来支持。目前为止,已知的加工工艺对能源和资源需求很高。

研究者希望在采用新的技术方案后,借助非传统的高效工艺流程让行业有所改观。新研发的燃烧器系统使用燃气这种能源载体形式来产生热量,可实现原先只有电加热单元才可达到的控制质量和均质性。过程中产生的余热将第一次在加工流程中得到回收和再利用。在这一发展成果基础上所做的新方案将让金属未来在完全移动的坩埚盘中完成熔炼、运输和保温。目前所需的多级工艺步骤可简化为仅仅一个工艺步骤。移动坩埚盘所需的热能由对接站——即所谓的“热坞”提供,热坞在新型燃烧器的协助下运行。这消除了先前替代工艺的诸多缺点。

同样新颖的传感器系统可持续、完整地监控过程,为铸造行业的网络化和未来自动化过程管理奠定基础。最后但同样重要的是,这一工艺将减少工人须参与的特别危险的工作步骤,让公司逐步迈入数字化的生产阶段。

更高的质量和更低的能耗

“所开发的新工艺针对轻金属铸造厂,可节省高达60%的能源成本和近80%的相关二氧化碳排放量。与此同时,生产灵活性和产品质量将获得显著提高,”沙尔夫说, “原则上,这个方案可以应用于所有的铸造厂,方案的子解决方案也可移植到其他行业领域。”

据德国铸造业协会称,轻金属铸造业(有色金属铸造厂)内的近340家公司生产约170万吨有色金属铸铁。生产过程中产生约100万吨二氧化碳。能源成本目前约占其总增加值的25%。铸造行业年收入约130亿欧元,约有80,000名员工。

该技术由研究联盟——弗劳恩霍夫工厂运行和自动化研究所、马格德堡大学,promeos有限公司和巴特朗根萨尔察(Bad Langensalza)轻金属铸造厂共同研发完成。这个名为“ETAL”的项目获得了德国联邦经济和能源部的资助。

在今年的汉诺威工业博览会上,研究人员首次在弗劳恩霍夫应用研究促进协会的展台上(2号展厅,22号展位)介绍了已达产品系列量产水平的新坩埚盘原型产品,其中也包括了热坞(Heat-Dock)。工业博览会一落下帷幕,热坞就将送至项目参与企业做第一批应用测试。2020年初,产品系列将投放市场。

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