Ausgezeichnetes Beschichtungssystem

BFI-Projekt erhält Effizienz-Preis

NRW-Umweltminister Johannes Remmel hat die neuentwickelte Hoch­temperatur­beschichtung DELTA-HEAT® für den Hoch­temperatur­korrosionsschutz in der Stahlverarbeitung mit dem Effizienz-Preis NRW 2015 ausgezeichnet. Das neue Beschichtungssystem der Dörken MKS-Systeme ist in Zusammenarbeit mit dem VDEh-Betriebsforschungsinstitut und den Walzwerken Einsal entstanden. Es könne in allen Wärm- und Glühprozessen für Edelstähle angewendet werden. Der Effizienz-Preis NRW 2015 ist mit insgesamt 15.000 € dotiert.

Weniger Zunder = höhere Wirtschaftlichkeit

Bei der Wiedererwärmung von Stahl vor Warmumformprozessen bilden sich an der Oberfläche des Vormaterials durch Hochtemperaturkorrosion Eisenoxide. Dieser sogenannte Zunder führt aufgrund von Materialverlusten und die durch Einpressen nicht entfernter Zunderstücke entstehenden Oberflächendefekte zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten. Die Dörken MKS-Systeme GmbH hat in Zusammenarbeit mit dem VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI) und den Walzwerken Einsal ein Beschichtungssystem entwickelt, das signifikante Ressourceneinsparungen erwarten lässt.

Diese innovative Schutzschicht zur Verminderung der Hochtemperaturkorrosion wird bei Raumtemperatur auf das Vormaterial aufgebracht, und kann den Materialverlust durch Verzunderung um bis zu 80 Prozent verringern. Die Beschichtung kann aufgesprüht, aufgestrichen oder gegossen werden, sie enthält keine toxischen Zusatzstoffe und zeigt schon im Schichtdickenbereich von zwei bis drei Mikrometern beste Eigenschaften. Dies ist das Ergebnis von Forschungsarbeiten, die auf den Kompetenzen eines Expertenpools unter der Leitung von Dr. Miriam Sartor vom BFI basiert. Diese Experten haben sich in den vergangenen Jahren darin spezialisiert, die Zunderbildung zu charakterisieren, modellieren und gezielt zu beeinflussen.

Die Zunderbildung und -morphologie wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Neben der Ofenatmosphäre, Wärmtemperatur und Verweilzeit sind vor allem die verschiedenen Legierungselemente des Stahls für die unterschiedliche Ausbildung der Zunderschicht verantwortlich. Durch die Nutzung von speziellen Beschichtungen wird der Stofftransport des Sauerstoffs an die Oberfläche des Vormaterials derart beeinflusst, dass sich die Zunderbildung verändert und eine Verminderung der gebildeten Zundermenge und eine Konditionierung des Zunders hinsichtlich Haftungseigenschaften und Morphologie ermöglicht wird. Die Anforderungen an die Beschichtungen sind sehr hoch, da diese bei Temperaturen über 1200 °C wirksam sein müssen und die Ofenliegezeiten teilweise mehrere Stunden betragen. Trotzdem dürfen diese Beschichtungen den Wärm- und Umformprozess nicht negativ beeinflussen.

Beschichtungssysteme weiter im Fokus

Über das prämierte Beschichtungssystem hinaus, erstreckt sich die Expertise des BFI auf Charakterisierung, Auswahl und Applikation unterschiedlichster funktioneller Beschichtungstypen, die zum industriellen Nutzen eingesetzt werden können. Neben Sol-Gel-Beschichtungen handelt es sich um schmiermittelbasierte Beschichtungssysteme, die bei Bedarf mit verschiedenen (nano-)skaligen Partikeln additiviert werden und so nicht nur die Zunderbildung verringern, sondern auch eine Schmierwirkung durch gezielten Zunderaufbruch im nachfolgenden Umformschritt beim Gesenkschmieden erreichen. Andere Beschichtungssysteme basieren beispielsweise auf Feuerfestmaterialien.

Der Einsatzbereich dieses Portfolio von Schutzschichten ist besonders breit: sie erhöhen die Effizienz von allen Wärm-und Glühprozesse für (Edel-) Stähle, senken die Ausschussquote, verringern die Nachbearbeitung und steigern nachhaltig die Produktqualität. Mit den erreichten Ergebnissen ist die Forschungsarbeit aber noch nicht beendet. Neue Ansätze zur Beschichtung von heißen Vormaterialien oder zur Vermeidung der Sekundärzunderbildung werden aktuell verfolgt. Betriebsnahe, Flexibel, Innovativ: das Motto vom BFI, aber auch die Begriffe, die diese Beschichtungssysteme am besten beschreiben. Sie öffnen den Weg für zukunftsfähige und individuelle Lösungen für die Effizienz mit Stahl.

Projektförderungen

  • Das Projekt „OxMaPro“ (RFSR-CT-2008-00016) wurde durch den Research Fund for Coal and Steel (RFCS) anteilig gefördert.
  • Das Projekt „ZunderMin“ (03X0088C) wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) anteilig gefördert.
  • Das Projekt „TempKorroSchu“ (21060227512) wurde im Rahmen des Ziel2.NRW-Programms anteilig mit EU-Fördermitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie aus Landesmitteln unterstützt.
  • Das Projekt „NanoZunKonLub“ (13N12832) wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) anteilig gefördert.
  • Das Projekt „HiPerScale“ (RFSR-CT-2014-00010) wird durch den Research Fund for Coal and Steel (RFCS) anteilig gefördert.

Weitere Informationen unter www.bfi.de