Deutschland fördert Luftkreislaufkühlung von Stahl

DEUTSCHLAND: Das Bundesumweltministerium (BMUV) fördert mit 200.000 Euro ein umweltfreundlicheres Kühlverfahren zur Stahlhärtung, das erhebliche Energieeinsparungen verspricht.

Die innovative Kältekammer mit Luftkühler, eine Zusammenarbeit zwischen dem Induktionshärteunternehmen Rudolf Rieker GmbH und der Refolution Industrie Kälte GmbH, einem Spezialisten für Industriekälte mit Sitz in Karlsruhe.

Die Rudolf Rieker GmbH mit Sitz in Leingarten (Baden-Württemberg) ist eine der größten Induktionshärtereien Europas. Der Härteprozess ist ein wichtiger Schritt in der Stahlproduktion. Dabei wird Stahl auf eine hohe Temperatur erhitzt und anschließend sehr schnell abgekühlt. Dadurch wird das austenitische Gefüge in ein martensitisches Gefüge umgewandelt, wodurch die gewünschte Härte erreicht wird.

Für den Kühlprozess wird derzeit flüssiger Stickstoff verwendet, der in einer Kältekammer versprüht wird. Flüssiger Stickstoff ist jedoch mit einem nicht unerheblichen Energieaufwand bei der Herstellung, dem Transport und der Lagerung sowie mit Risiken im Betrieb verbunden.

Das neue System von Refolution basiert auf der Air-Cycle-Technologie des Schweizer Herstellers Mirai Intex. Es verzichtet auf den herkömmlichen Einsatz von flüssigem Stickstoff und erreicht erstmals mit einem Luftkühler Temperaturen von -80 °C.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren fallen zwar deutlich höhere Investitionskosten an, diesen stehen jedoch erhebliche Einsparpotenziale bei Energie und Treibhausgasemissionen gegenüber. Das neu entwickelte Verfahren muss lediglich den Energiebedarf für den Betrieb der Luftkühler vor Ort berücksichtigen, der durch Wärmerückgewinnung in Wechselkühlkammern um rund 30 % reduziert wird. Insgesamt ist mit einer Energieeinsparung von ca. 410 MWh zu rechnen, was einer Einsparung von ca. 60-68 % gegenüber dem herkömmlichen Verfahren entspricht.

„Das geförderte innovative Verfahren kann einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen – und auch zur Vermeidung von Stickstoffemissionen – leisten“, sagte Christian Kühn, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesumweltministerium. „Solche Klima- und Umweltschutzinnovationen in der Stahlproduktion kommen nicht nur der Zukunftsfähigkeit der deutschen Wirtschaft zugute, sondern können auch zum Exportschlager werden.“

Die Luftkreislauftechnologie ist nicht neu, sie wurde schon vor über hundert Jahren an Bord von Schiffen eingesetzt. Es wird auch heute noch in Flugzeugklimaanlagen eingesetzt. Die Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen und die jüngsten Fortschritte bei der Konstruktion und den Materialien von Hochgeschwindigkeitskompressoren haben die Luftkreislaufmaschine zu einem Konkurrenten der etablierten Dampfkompressionstechnologie gemacht.

Die Luftkreislaufmaschine Mirai löst die Probleme der Kälteversorgung im Temperaturbereich von -40 °C bis –80 °C und darunter. In der Luftkreislaufmaschine wird die Luft durch Kompression erhitzt und beim Expansionsprozess abgekühlt. Laut Mirai Intex ist es dadurch möglich, die Temperatur am Auslass hochpräzise zu regulieren und extrem niedrige Temperaturen für die Prozesse des Einfrierens oder Lagerns zu erreichen.

Refolution wurde 2019 mit dem Ziel gegründet, die Herausforderungen des Klimawandels ausschließlich mit „natürlichen“ Kältemitteln zu meistern. Im Rahmen einer Vielzahl von Projekten konnte das Unternehmen große Erfolge bei der Bereitstellung von Systemen zur Gefriertrocknung für pharmazeutische Anwendungen erzielen.