Innovative, energieeffiziente Glühöfen mit Online-Prozessregelung und Schutzgasvorwärmung
Kurzbeschreibung
Die Aluminium Norf GmbH in Neuss stellt als weltweit größtes Aluminiumschmelz- und walzwerk im Konti-Schicht-System mit über 2.100 Mitarbeitern jährlich rund
1,5 Millionen Tonnen hochwertigste Aluminiumbänder her. Diese Aluminiumbänder werden für die Herstellung zahlreicher Aluminium-Produkte aus den Bereichen Lebensmittelverpackung, Offset-Druckplatten, Fahrzeugteile sowie Dach- und Wandverkleidungen verwendet. Den Anforderungen der weiterverarbeitenden Betriebe entsprechend fertigt das Unternehmen Aluminiumbänder in unterschiedlichen Mate- rialdicken, Durchmessern und Bandlängen an. Dem Kaltwalzprozess folgt eine Wärmebehandlung der als Rollen oder Coils aufgewickelten Aluminiumbänder bei rund 480°C, um die notwendigen metallurgischen Eigenschaften zu erreichen. Beim Kaltwalzen erwärmen sich die Bänder auf circa 190°C. Statt diesen Wärmeinhalt bei der anschließenden Wärmebehandlung zu nutzen, ließ man jedoch alle Bänder auf Temperaturen unter 60°C abkühlen, um so einen vergleichbaren thermischen Ausgangszustand zu erreichen. Dieses Vorgehen war Voraussetzung für die feststehenden produktspezifischen Zeit- und Temperaturprogramme, den sogenannten Glühpraxen. Nach dem bisherigen Stand der Technik war eine Vorab-Anpassung der Glühpraxen auf ggf. noch warme Bänder nicht möglich, weil der Vorwärmzustand des Ofens bzw. des Bandes nicht zuverlässig aus einer Temperaturmessung ermittelt werden konnte. Weiterhin hätten für jeden Vorwärmzustand des Ofens und des Bandes separate Glühpraxen ermittelt werden müssen, was in der Praxis unmöglich umsetzbar war. Außerdem war es aufgrund der Bauweise der Wärmebehandlungsöfen mit 3 Regelzonen technisch nicht möglich, die Glühung auf das einzelne Band anzupassen.
Die Aluminium Norf GmbH hat sich das Ziel gesetzt, durch die Errichtung innovativer Wärmebehandlungsöfen für Aluminiumbänder zukünftig deutlich weniger Energie einzusetzen. Im Kaltwalzwerk des Unternehmens wurde eine energieeffiziente Ofengruppe, bestehend aus 5 Aggregaten, die mit modernster Anlagentechnik ausgerüstet sind und den genauen thermischen Zustand jedes einzelnen Bandes online regeln können, errichtet. Das neue Ofenkonzept erlaubt erstmals den Einsatz von walzwarmen Coils, wodurch die Restwärme aus dem Walzprozess direkt in den Glühöfen genutzt werden kann. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz einer 4-Einzelzonenregelung mit Onlineprozesssteuerung in Verbindung mit der Temperaturerfassung an der Coiloberfläche während des Glühens, die das individuelle Glühen von 4 Coils erlaubt. Gleichzeitig werden die heißen Ofenabgase zur Vorwärmung des im Ofenraum genutzten Schutzgases verwendet sowie eine optimierte Logistik mit verkürzten Durchlauf- und Bearbeitungszeiten eingesetzt, wodurch zusätzlich Energie eingespart wird.
Insgesamt ergeben sich durch die neuartigen Wärmebehandlungsanlagen Energieeinsparungen von 31.000 MWh/a oder 45 Prozent im Vergleich zur Altanlage bzw.
9.000 MWh/a oder 20 Prozent im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik. So können bei einer Jahresproduktion von 180.000 Tonnen mehr als 9.000 Tonnen CO2-Äquivalente im Jahr vermieden werden.
Das Vorhaben zeigt in exemplarischer Weise, welche Optimierungspotenziale in langjährig etablierten, vermeintlich durchoptimierten, großindustriellen Prozessen gehoben werden können. Daher besitzt das erfolgreich umgesetzte Vorhaben einen hohen Modellcharakter für die Aluminiumindustrie sowie für sämtliche metallverarbeitende Betriebe, die mehrstufige, verkettete Prozesse mit eingebundenen Wärmebehandlungsprozessen betreiben.
Das Vorhaben wurde mit rund 1,5 Millionen EUR aus dem Umweltinnovationsprogramms des Bundesumweltministeriums gefördert.