VOM E-MOBILITY-TREND PROFITIEREN
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BANDANLAGEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK Für eine steigende Verbreitung von Elektroautos muss auch die Infrastruktur mit zahlreichen Ladestationen ausgebaut werden. WELTWEIT VOM E-MOBILITY- TREND PROFITIEREN Für die Produktion von Elektroautos sowie deren Ladestationen ist Elektroband unabdingbar. Die SMS group bietet Technologien an, mit denen konventionelle integrierte Stahlwerke hochwertiges Elektroband produzieren können. 116 SMS group newsletter 01|2019
BANDANLAGEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK Viele Fahrzeughersteller und Länder kündigen an, in naher und beschichtet. Hier wird abhängig von den elektrischen Zukunft keine Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren zu pro- Eigenschaften nochmals in zwei Klassen unterteilt: Material duzieren oder zuzulassen. Weltweit nehmen die Verkaufs- mit niedrigem und hohen Siliziumgehalt. Nicht-kornorien- zahlen von Elektrofahrzeugen zu. Elektroband (auch Sili tiertes Elektroband wird in rotierenden Maschinen mit wech- ziumstahl genannt) ist daher zwingend erforderlich, um die selnder Feldorientierung eingesetzt. Da Elektromotoren und notwendigen elektrischen Antriebssysteme und die ent- Generatoren die Leistung eines Fahrzeugs, einer Maschine sprechende Infrastruktur mit einem dichten Netz aus Lade oder einer anderen elektrischen Anlage bestimmen, wird stationen bereitzustellen. Zudem zeigen Studien, dass die hochwertiges Material verstärkt nachgefragt. Vor allem Au- Nachfrage nach elektrisch betriebenen Industriemotoren, tomobilbauer suchen nach Hochleistungswerkstoffen, um Kühlaggregaten sowie weiteren kleinen und großen elektri- die Leistungsfähigkeit ihrer Fahrzeuge zu verbessern. schen Anwendungen zunimmt, wobei die Applikationen Im kornorientierten Band sind die Körner in Kaltwalz- häufig vernetzt sind. richtung orientiert. Kornorientiertes Band wird nach dem Elektroband ist aufgrund seiner vorteilhaften elektroma- Grad der Orientierung in Material mit konventioneller und gnetischen Eigenschaften ein zentraler Werkstoff für effizi- hoher Permeabilität unterteilt. Hochpermeable Werkstoffe ente Motoren, Generatoren und Transformatoren. Auch können auch mit sogenanntem „Domain Refining“ geliefert wenn die Produktionsroute im Vergleich zu herkömmlichen werden, einer lasermagnetischen Bereichsverfeinerung zur Stahlgüten sehr komplex ist, bietet die SMS group Techno- weiteren Verringerung der Ummagnetisierungsverluste. logien an, mit denen konventionelle integrierte Stahlwerke Kornorientiertes Band wird im Sinne einer effizienten Ener- hochwertiges Siliziumband produzieren können. Stahlpro- gieübertragung und -verteilung für statische Anwendungen duzenten können somit vom E-Mobility-Trend, der zuneh- eingesetzt, beispielsweise in Transformatoren oder Gleich- menden Nachfrage nach Elektroband und dessen steigen- richtern, was bei der weltweit ansteigenden Produktion von den Preisen profitieren. Elektrizität zu einer steigenden Nachfrage führt. VIELFÄLTIGE ANWENDUNGEN FÜR VERSCHIEDENE VOM WARMBAND ZUM HOCHWERTIGEN ELEKTROBANDGÜTEN ELEKTROBAND Elektroband wird generell unterteilt in die Güten nicht-korn- Das Warmband zur Herstellung von Elektroband muss be- orientiert (NGO – Non Grain Oriented) und kornorientiert stimmte Anforderungen erfüllen, beispielsweise einen defi- (GO – Grain Oriented). nierten Gehalt an Silizium und anderen Legierungselemen- In nicht-kornorientiertem Elektroband ist die Orientie- ten sowie die entsprechenden Banddimensionen. Wenn rung der Ferritkörner unregelmäßig und das Material besitzt Hersteller Warmband mit diesen Eigenschaften produzie- isotrope magnetische Eigenschaften. Generell unterschei- ren oder kaufen können, kann Elektroband mit den unten det man zwischen zwei Qualitäten von nicht-kornorientier- beschriebenen nachgeschalteten Anlagen hergestellt wer- tem Elektroband. Bei semi-finished Material für Motorblech- den. Wenn nicht, bieten die Experten der SMS group eine pakete wird der Endglühprozess vom Motorhersteller im Analyse zur Optimierung des vorgeschalteten Prozesses. Anschluss an den Stanzvorgang direkt am Endprodukt Der einfachste Weg, Elektroband zu produzieren, ist die durchgeführt. Der vollständig behandelte Werkstoff (NGO-ff) Produktion von semi-finished nicht-kornorientiertem Elek wird bereits im Werk des Elektrobandproduzenten geglüht troband über eine Beiz-/Tandemstraße, Haubenglüh- 118 SMS group newsletter 01|2019
BANDANLAGEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK Klassifizierung der Elektrobandgüten und die entsprechenden wesentlichen Anwendungen. NGO-sf Kleine Konsumartikel Semi-finished nicht-kornorientiert Kleine Lüfter (Heizen/Kühlen) Si 0,5 – 2,0 Prozent Haushaltsanwendungen Elektrisches Spielzeug NGO NGO-sf (low Si) Elektrische Werkzeuge nicht-korn- Fully-finished nicht-kornorientiert orientiert Si 0,5 – 2,4 Prozent Hochleistungsanwendungen NGO-ff (high Si) Industriemotoren Fully-finished nicht-kornorientiert Si 2,4 – 3,3 Prozent Elektrofahrzeuge (dünn) Wind- und Wasserkraftwerke CGO Kleine Transformatoren Konventionell kornorientiert Konsumartikel Si 3,0 – 3,3 Prozent/Fehlorientiert 7 – 8 Grad Verteilertransformatoren GO HGO Hochpermeabel kornorientiert Hochleistungstransformatoren korn- orientiert Si 3,0 – 3,3 Prozent/Fehlorientiert 2 – 3 Grad Kraftwerke Umspannwerke HGO-DR Große Generatoren „Domain Refined“ HGO (laser scribed) (z. B. Wasserkraft) Si 3,0 – 3,3 Prozent/Fehlorientiert 2 – 3 Grad Produktion von nicht-kornorientiertem Elektroband in drei Ausbaustufen. Ausbaustufe 1: Semi-finished nicht-kornorientiert Hauptaktion: Integration Si-Abscheidesystem PLTCM BAF TM Beiz-/ Hauben- Starkes Warmband NGO-sf semi-finished motor lamination Tandem- öfen Dressier- straße gerüst Ausbaustufe 2: Fully-finished NGO mit niedrigem Si-Gehalt Hauptaktion: Implementierung einer neuen Linie PLTCM ACL Beiz-/ Glüh- und Warmband NGO-ff fully-finished (low-Si) Tandem- Beschich- straße tungslinie Ausbaustufe 3: Fully-finished NGO mit hohem Si-Gehalt Hauptaktion: Neue Linie und neues Walzgerüst APL RCM (TCM) ACL Glüh- und Reversier- Glüh- und NGO-ff fully-finished (high-Si) Warmband Beizlinie (Tandem-) Beschich- Kaltwalzwerk tungslinie 01|2019 SMS group newsletter 119
BANDANLAGEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK Produktionsweg von kornorientiertem Elektroband mit Warmband als Ausgangsmaterial. Ausbaustufe: Hochpermeables kornorientiertes Elektroband APL RCM (TCM) DCL Hi-T BAF FCL Warmband Glüh- und Reversier- Entkohlen, Hoch-Temp. Endglüh- GO Beizlinie (Tandem-) Nitrieren, Hauben- und Beschich- Kaltwalzwerk Glühen und glühofen tungslinie MgO Besch. Equiment aus der NGO- Equipment aus der Spezialequipment für GO-Produktion Produktionsroute Spezialequipment für GO-Produktion NGO-Produktionsroute 120 SMS group newsletter 01|2019
BANDANLAGEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK Die SMS group lieferte sieben Linien für die Produktion von Elektroband an Shougang: Zwei Glüh- und Beizlinien, drei Entkohlungs- und Beschichtungslinien und zwei Glättungs- und Beschichtungslinien. öfen und ein Dressierwalzwerk. Da durch den hohen Silizi- Experten bieten umfangreiche Produktionserfahrung und umgehalt während des Beizens Siliziumschlamm entsteht, vollständige Parametersätze. MET/Con-Experten verhalfen sollte ein geeignetes Abschlämmsystem vorhanden sein, beispielsweise Anshan Steel, China, innerhalb kurzer Zeit was aber auch in eine bestehende Linie integriert werden dazu, hochpermeables Elektroband mit bereits vorhande- kann. Ausgehend von diesem Produktionsequipment kann nen und alten Anlagen produzieren zu können. relativ leicht auch fully-finished Material mit niedrigem Silizi- Das gesamte Anlagenequipment ist auf die besonderen umgehalt hergestellt werden. Es ist lediglich eine Glüh- und Anforderungen des Elektrobands zugeschnitten. Ein Bei- Beschichtungslinie hinzuzufügen, in der das interne Gefüge spiel ist die Anpassung des Turbulenzbeizsystems. Eine verändert und die Bandoberfläche mit einer Isolierschicht spezielle Tankform und entsprechende Ausrüstung im Zir- versehen wird. Der nächste Erweiterungsschritt hin zu kulationssystem ermöglichen den größtenteils automati- fully-finished Material mit hohem Siliziumgehalt besteht in sierten Abzug von Siliziumoxidschlamm. Der sichere Band- der Integration einer Glüh- und Beizlinie sowie eines Kalt- lauf wird durch die Erwärmung des Coils und der Bandkanten walzwerks. Wegen des hohen Siliziumgehalts muss der unterstützt, so dass das relativ spröde Elektroband weder Warmbandwerkstoff geglüht werden, bevor er gebeizt und beschädigt wird noch einreißt. Da die Beschichtung einen kaltgewalzt wird. Zum Kaltwalzen werden in der Regel entscheidenden Einfluss auf die Qualität hat, werden spezi- Reversiergerüste eingesetzt, es ist aber auch der Einsatz ei- elle Roll-Coater eingesetzt. ner kontinuierlichen Tandemstraße möglich. Drever International, ein Unternehmen der SMS group, Der Produktionsweg von kornorientiertem Elektroband liefert Öfen für die thermische Behandlung aller Elektro- beginnt mit dem Glühen und Entzundern von Warmband in bandgüten. Alle Öfen zeichnen sich durch ein spezielles einer speziellen Glüh- und Beizlinie. Hieran schließen sich Design aus, das für die jeweiligen Anforderungen des Elek das Kaltwalzen, die primäre Rekristallisation samt Entkoh- trobandes maßgeschneidert ist. len, Nitrieren und Beschichten mit Magnesiumoxid sowie Da die SMS group auch die X-Pact®-Elektrik und -Auto- die sekundäre Rekristallisation an, um die endgültige Orien- mation liefert, sind alle Behandlungsschritte nahtlos in tierung des Gefüges und die Reinheit des Werkstoffs herzu- die Elektrik und Automation der Linien integriert. Ein stellen. In der Entkohlungs- und Beschichtungslinie wird Plug & Work-Integrationstest verringert den für die Inbe- auch die Nitrierung durchgeführt. Für die sekundäre Rekris- triebnahme erforderlichen Zeitaufwand erheblich. Den bes- tallisation sind spezielle Hochtemperatur-Haubenglühöfen ten Nachweis für diese leistungsstarke Kombination liefern erforderlich. Die Behandlung wird durch thermisches Rich- die sieben Behandlungslinien für Shougang Qian‘an, die ih- ten und Endbeschichten abgeschlossen. ren Betrieb mit einer steilen Anlaufkurve aufnahmen. ◆ VERFAHRENS-KNOW-HOW UND SPEZIELLE AUSRÜSTUNG FÜR ELEKTROBAND In Kooperation mit MET/Con bietet die SMS group umfang- reiche Prozessunterstützung für die Elektrobandprodukti- on. Diese Unterstützung erstreckt sich sowohl auf metallur- gische Aspekte als auch auf die Layoutplanung sowie Kontakt Hilfestellung bei der Inbetriebnahme und im Betrieb. Die strip.processing@sms-group.com 01|2019 SMS group newsletter 121
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