HICON/H2 Haubenöfen
für Stahldraht
HICON/H2 Haubenöfen
für Stahldraht

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HICON/H2 Haubenöfen für Stahldraht

EBNER. Führende Spitzen-Technologie. Gebündeltes Know-how.

Die EBNER HICON/H2 Haubenofentechnologie hat die Wärmebehandlung von gezogenen und warmgewalzten Stahldrahtbunden revolutioniert. Die Einführung von Hochkonvektion und 100 % Wasserstoff als Prozessgas haben die EBNER HICON/H2 Haubenöfen zum weltweiten Technologieführer gemacht.

Mit über 400 HICON/H2 Glühsockeln werden heute mehr als 4 Millionen Tonnen Stahldraht pro Jahr von mehr als 100 Unternehmen auf der ganzen Welt für qualitativ höchste Anforderungen produziert.

✔ Zahlreiche Patente und Entwicklungen

✔ Ständige Weiterentwicklung im eigenen F&E Labor

✔ Intensive Zusammenarbeit mit der Industrie

✔ Perfekt auf die Bedürfnisse des Kunden abgestimmt

✔ Unübertroffene Qualität

Das System, das hinter dem Erfolg der HICON/H2 Technologie steht, liegt in der Bündelung und Vernetzung des gesamten Know-how bei EBNER. Forschung & Entwicklung, Konstruktion, Fertigung, Montage bis hin zu Inbetriebnahme und Customer Services – alle Kompetenzen kundenorientiert strukturiert unter einem Dach.

Dies garantiert kurze Wege, höchste Gesamt-Qualität, permanenten Vorsprung bei der Weiterentwicklung innovativer Konzepte und maximale Sicherheit bei der Inbetriebnahme der HICON/H2 Haubenöfen.

✔ EBNER Konstruktion, Fertigung, Montage und Service

✔ Durchgehende Betreuung aus Experten-Hand

✔ Alles unter einem Dach

Materialien in Bestform.

Der Wärmebehandlung kommt im Produktionsablauf der Drahtherstellung eine wichtige Rolle zu. Die Aufgabe der Wärmebehandlung besteht darin, das Gefüge und die Oberfläche des warmgewalzten und/oder gezogenen Drahtes in einen für die Weiterverarbeitung idealen Zustand überzuführen, um den hohen Anforderungen nachfolgender Verarbeitungsmaschinen und der endgültigen Anwendung gerecht zu werden.

Der Einsatzbereich des HICON/H2 Haubenofens umfasst das Weich-, Rekristallisations- und Einformungsglühen von Walz- und Ziehdrähten in Ring-, Bund- oder Spulenform und behandelt Werkstoffe von unlegierten und niedriglegierten Kaltstauchgüten bis hin zu hochlegierten Werkzeugstählen, Schnellarbeitsstählen, ferritischen und martensitischen Cr-Stählen sowie Nickel- und Titanlegierungen.

Aufgrund der kohlungsneutralen Atmosphäre ist die Wärmebehandlung verschiedenster Stahlgüten in einer Charge möglich. So können zum Beispiel auch Werkzeugstähle zusammen mit ferritischen Cr-Stählen in der gleichen Charge geglüht werden; auch verschiedenste Bundformen können gemeinsam chargiert werden.

Das gängigste Glühgut sind zweifelsohne Kaltstauchgüten für einfache Schrauben bis hin zu Kaltfließpressteilen kompliziertester Formen und schwierigster Fließbedingungen für die Automobil- und Flugzeugindustrie. Aber auch für die Wärmebehandlung weniger aufwendig gefertigter aber dennoch qualitativ hochwertiger Produkte wie z.B. Büro- und Heftklammern sowie dünnsten Drähten für Filter und Katalysatoren für die chemische Industrie eignet sich der HICON/H2 Haubenofen aufgrund seiner wirtschaftlichen Vorzüge und der hohen Gleichmäßigkeit der mechanischen Eigenschaften besonders.

Eine spezielle Anwendung ist die Wärmebehandlung von verzundertem Walzdraht unter Stickstoff. Die Konstruktion sowie die metallische Kapselung der Sockelisolierung bilden in diesem Fall die Grundlage, um die durch die Zunderschicht hervorgerufene Entkohlung zu unterdrücken.

HICON/H2 Haubenofenanlage
Die Bestrebungen der Draht herstellenden bzw. Draht verarbeitenden Industrie, einzelne Verfahrensschritte im Produktionsablauf wie z. B. Beizen, Phosphatieren, Verzinken oder Kaltstauchen zu modifizieren oder sogar zur Gänze zu umgehen, werden durch die HICON/H2 Glühtechnologie unterstützt. Bei Ziehdraht hat die Kombination Ziehmittelträger/Ziehmittel einen wesentlichen Einfluss auf das Glühergebnis. Die hydrierende Wirkung des Wasserstoffs im HICON/H2 Prozess unterstützt über die Bildung von Kohlenwasserstoffen (insbesondere Methan) den Abbau der Ziehmittel und der verbleibende amorphe Restkohlenstoff wird über die Methanbildungsreaktion von der Oberfläche abgebaut. Saubere Oberflächen mit wesentlich niedrigerem Restkohlenstoff, der in der Beize abgespült wird, sind somit die Folge. Oxidationsbäder wie zum Beispiel Kaliumpermanganat zum Entfernen festhaftenden Restkohlenstoffs der Ziehmittel oder des Aufkohlungsmediums sind nicht mehr erforderlich. Mit der HICON/H2 Glühtechnik sind Oberflächenzustände erreichbar, die weder mit höchsten N2-Schutzgas-Spülmengen noch durch Vakuumeinsatz oder eine Kombination beider Verfahren erzielt werden können. N2-geglühter Stahldraht wies in einer Studie bis zu sieben Mal höheren Restkohlenstoffgehalt gegenüber H2-geglühtem Stahldraht auf.

✔ Sauberste Oberflächen.

✔ Wesentlich niedrigerer Restkohlenstoff.

Vergleich von N2- und H2-geglühtem Draht

Vergleich N2 und H2 Draht

Die dunkle Oberfläche des linken, N2-geglühten Stapels ist primär auf den Restkohlenstoff des Ziehmittels zurückzuführen.

Die mit der HICON/H2 Glühtechnik überhitzungsfrei erzielbaren kurzen Zeiten zum Temperaturausgleich führen zu gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften, z. B., dass die im Anschluss an die Primärrekristallisation erfolgende Kornvergröberung bzw. Sekundärrekristallisation verhindert wird. Damit wird eine hohe Gleichmäßigkeit der korngrößenabhängigen Werkstoffeigenschaften über die gesamte Charge erreicht. Das rasche, überhitzungsfreie Erreichen der Solltemperatur und die geringe Temperaturdifferenz ist besonders bei Einformungsglühungen im α/γ-Mischgebiet zur Erzielung einer möglichst homogenen Karbidgröße und -verteilung über den gesamten Bund von großer Bedeutung. Die wichtigste Voraussetzung zur Vermeidung zusätzlicher Entkohlung ist die metallische Kapselung des Sockels und das Unterdrücken folgender Entkohlungsreaktionen:

2[C](s) + O2(g) => 2CO(g)

[C](s) + H2O(g) => CO(g) + H2(g)

2CO(g) <=> CO2(g) + [C](s)

Aus der zweiten Reaktionsgleichung ist auch ersichtlich, dass hohe H2-Konzentrationen die Entkohlung bei vergleichsweise hohen Taupunkten verhindern. Ebenso wird durch das hohe H2/H2O-Verhältnis die Oxidation O2-affiner Elemente wie zum Beispiel Mn, Cr, Al oder Si unterdrückt bzw. Eisenoxide aber auch andere Oxide teilweise reduziert.

MexOy + yH2(g) => xMe + yH2O(g)

Dies ist von besonderem Interesse bei der Wärmebehandlung von gezogenen Drähten aus ferritischen oder martensitischen Chromstählen.

Entkohlungsfrei geglühter Draht mit 100 % Einformung.

100 Cr6

100 Cr6  |  1:500

42 CrMo4

42 CrMo4  |  1:500

Maximale Wirtschaftlichkeit.

Durch den Einsatz von Wasserstoff als Schutzgas in HICON/H2 Haubenöfen können Energieeinsparungen von ca. 26 % realisiert werden.

Geringerer Heizgasverbrauch
Aufgrund der sieben Mal höheren Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffs im Gegensatz zu Stickstoff werden identische mechanische Werte bei kürzerer Glühdauer erreicht.

Geringerer elektrischer Verbrauch des Sockelventilatormotors.
Aufgrund der geringen Dichte des Wasserstoffs (1/14 von Stickstoff), die sich besonders beim Kühlen auswirkt, da die durch den Sockelventilator eingebrachte Wärmeenergie in dieser Phase reine Verlustenergie darstellt.

Geringere Wärmeverluste.
Aufgrund der kürzeren Aufheiz- und Haltezeiten.

Drehzahlgeregelter Betrieb des Sockelventilatormotors.
Der eine optimale Wärmeübertragungsleistung und damit Energieausnutzung erlaubt.

Senkung der Gesamt-Glühkosten pro Tonne
um ca. 17 % (siehe Tabelle).
Durch Optimierung nachfolgender Verarbeitungsschritte.

HICON/H2 Haubenöfen vs. Stickstofföfen. Betriebskosten im Vergleich pro Tonne.

Vergleich Betriebskosten

Innovative Anlagen-Komponenten. Glühsockel.

Das Herzstück der Anlage ist der HICON/H2 Glühsockel mit dem Hochkonvektions-Umwälzventilator. Als Schlüsselkomponente für den weltweiten Erfolg der HICON® Technologie wurde und wird er kontinuierlich den Kundenanforderungen entsprechend optimiert.

Auf der schweren Bodenplatte mit integrierter Halterung für die hydraulischen Schwenkspannzylinder sind die patentierten konzentrischen Lastableitringe und die vollständig metallische Kapselung aus hitzebeständigem Stahl mit der dazwischen liegenden Wärmeisolation aufgebaut. Durch spezielle Maßnahmen sind die Lastableitringe auch für hohe Temperaturen bis zu 900 °C geeignet und weisen eine entsprechend hohe Lebensdauer auf.

Nur die im HICON/H2 Konzept realisierte optimale Gestaltung des Strömungssystems gewährleistet, dass die maximale Fördermenge (bis zu 160.000 m³/h) mit geringsten Druckverlusten und ohne Kurzschlussströmungen vollständig zur Wärmeübertragung und Reinigung der Drahtoberfläche zur Verfügung steht. Die hohe Umwälzleistung der Ventilatoren in Verbindung mit dem ausgezeichnet leitenden Wasserstoff als Schutzgas, sorgt auch bei großen Chargen bis 70 t Walzdraht und 100 t Ziehdraht für kürzeste Glühzeiten und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit von ±3 K in den einzelnen Bunden.

EBNER Glüsockel Illustration
➊ Chargenauflage ➋ Diffuseur mit 100 % Ausströmfläche ➌ HICON Laufrad max. 3.000 min-1 ➍ variabel frequenzgesteuerter Motor mit Direktwasserkühlung ➎ konzentrische Lastableitringe (EBNER patentiert) ➏ Isolation mit Stickstoffspülung ➐ hydraulische Schutzhaubenklemmvorrichtung ➑ wassergekühlte Glühraumdichtung

Innovative Anlagen-Komponenten. Schutzhaube.

Die Standzeit der HICON/H2 Schutzhaube wird maßgeblich durch die Anordnung der Brenner in Kombination mit der optimalen Abstimmung der Hochkonvektion – und damit der Strömungsführung durch den Diffuseur – bestimmt. Um hohe Zykluszahlen zu realisieren wird die Wellung der Schutzhauben nach einem speziellen Verfahren durchgeführt. Die eigens von EBNER dafür entwickelten Maschinen und die erforderliche Fertigungserfahrung stehen bei Bedarf weltweit für Kooperationsfertigungen zur Verfügung. Für die Fertigung der gewellten Schutzhauben werden die Abmessungen der CrNi-legierten Stahlbleche auf die Höhe und den Umfang der Schutzhaube abgestimmt, um die Anzahl der Automatenschweißnähte zu minimieren.
EBNER HICON/H2 Haubenofenanlage
EBNER Schutzhauben Produktion

Innovative Anlagen-Komponenten. Heizhaube.

Die Standzeit der HICON/H2 Schutzhaube wird maßgeblich durch die Anordnung der Brenner in Kombination mit der optimalen Abstimmung der Hochkonvektion – und damit der Strömungsführung durch den Diffuseur – bestimmt. Um hohe Zykluszahlen zu realisieren wird die Wellung der Schutzhauben nach einem speziellen Verfahren durchgeführt. Die eigens von EBNER dafür entwickelten Maschinen und die erforderliche Fertigungserfahrung stehen bei Bedarf weltweit für Kooperationsfertigungen zur Verfügung. Für die Fertigung der gewellten Schutzhauben werden die Abmessungen der CrNi-legierten Stahlbleche auf die Höhe und den Umfang der Schutzhaube abgestimmt, um die Anzahl der Automatenschweißnähte zu minimieren.
EBNER Heizhaube Illustration

➊ großer Zentralrekuperator ➋ selbstkühlender Zweistufen-
Hochgeschwindigkeitsbrenner ➌ Klöppelhebevorrichtung zur
sicheren Hakenpositionierung ➍ Brennluftgebläse ➎ isolierte Brennluftleitung ➏ Brenngasverrohrung ➐ automatische Medienkupplung
(Brenngas, H2, Steuermedium) ➑ Schutzhaube mit Gasleitzylinder ➒ HICON Sockel

Innovative Anlagen-Komponenten. Zentralrekuperator.

Sämtliche Abgase werden über den gesamten Glühzyklus zur Wärmerückgewinnung verwendet. Damit wird ein weiterer Beitrag zur schonenden und nachhaltigen Verwendung fossiler Brennstoffe geleistet. Die von EBNER eingesetzten großen Kreuz- Gegenstromwärmetauscher zeichnen sich durch sehr lange Lebensdauer, hohe Luftvorwärmung und damit niedrige Abgastemperaturen aus.
EBNER Zentralrekuperator

➊ Rauchgas heiß
➋ Brennluft kalt
➌ Brennluft auf 550 °C vorgewärmt
➍ Rauchgas kalt

HICON/H2 Haubenofenanlage mit Zentralrekuperator

Innovative Anlagen-Komponenten. Kühlhaube.

Die Kühlung wird bei der HICON/H2 Anlage mit einer auf die Kundenanforderungen abgestimmte Anzahl von Kühlgebläsen durchgeführt. Durch die Anordnung der Gebläse wird ein gleichmäßiges Kühlen um den gesamten Umfang der Haube gewährleistet.
EBNER Kühlhaube

➊ Kühlgebläse ➋ Klöppelhebevorrichtung, Kranaufhängung ➌ Schutzhaube mit Gasleitzylinder ➍ HICON Glühsockel

Platzhalter

Innovative Anlagen-Komponenten. Ventilstand.

Der Ventilstand beinhaltet alle Instrumente, die für einen sicheren und wirtschaftlich optimierten Betrieb zur Erzeugung höchster Produktqualität erforderlich sind.

Die maximal verfügbare Spülmenge für H2 liegt bei 120 m³/h und kann in Intervallen von 1 m³/h eingestellt werden. Durch die Regelung der Spülmenge und des Anlagendrucks mit einem Stellglied werden hohe Spülmengen möglich. Der Steuerschrank samt CPU ist unmittelbar neben dem Ventilstand angeordnet. Damit wird die Wartung vereinfacht und zur hohen Anlagenverfügbarkeit beigetragen.

Jede EBNER-Anlage wird exakt auf die individuellen Kundenbedürfnisse abgestimmt.

✔ Automatische Kupplungen für alle Betriebsstoffe.

✔ N2/H2-Druckreduzierung.

✔ Rauchgaszudosierung

✔ Wasserstoff-Wiederverwendung / Wasserstoff-Rezyklierung

✔ Gasversorgungsstation

✔ Wasserrückkühlaggregat

✔ CO2-Regelung und CH4-Zudosierung zur Entkohlungsvermeidung.

✔ Chargierhilfen.

EBNER Ventilstand