Anwendungsbezogene Edelstahlentwicklung für Granulieranlagen

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Materialeigenschaften verbessern

Die Spezialisten der DEW führten daraufhin zahlreiche Werkstoffsimulationen im Labor durch. „Ausgehend von den Ferro-Titanit-Werkstoffen arbeiteten wir daran, alle drei Kerneigenschaften des Materials für diese Art von Lochplatten signifikant zu verbessern – also eine möglichst hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie eine Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit zu erreichen“, so DEW-Spezialist Dr. Hill. Nur wenn diese Eigenschaften optimal zusammenspielen, erhöhen sich auch die Standzeiten der Lochplatten, die unter extremen Bedingungen zum Einsatz kommen. Sie trennen den weichen Kunststoffstrom in einzelne Stränge auf, die Messer schneiden diese dann zu Granulaten. Wasser kühlt den Kunststoff zum einen, macht ihn schneidfähig und verhindert vor allem das Zusammenkleben der einzelnen Granulate. Zum anderen transportiert es die Granulatkügelchen ab. Die Schnittkanten der Messer, Wasser sowie mögliche Säure- und Chloridverbindungen im Kunststoff könnten die Oberfläche der Lochplatte angreifen und die Bohrlöcher abstumpfen lassen, so dass nach einiger Zeit kein sauberer Schnitt mehr möglich wäre, wenn das verwendete Schutzmaterial nicht die entsprechenden Eigenschaften besäße.

Hinzu kommt ein starkes Temperaturgefälle. Je nach Polymersorte herrschen an der Lochplatte bis zu 350 Grad Celsius. Die sind nötig, damit das Polymer weich bleibt und sich durch die Lochplatte drücken lässt. Das Wasser zur Abkühlung und zum Abtransport des Kunststoffes ist jedoch nur rund 20 bis 30 Grad Celsius warm. Je weniger Wärme also durch die Lochplatte selbst abgeleitet wird, umso geringer ist die Gefahr, dass das Polymer in den Bohrlöchern einfriert und den gesamten Prozess zum Erliegen bringt.

Laborversuche erfolgreich beendet

„Tatsächlich bestätigten unsere Werkstoffsimulationen und Laborversuche, dass wir einen Werkstoff herstellen können, der im Vergleich zum Standard-Ferro-Titanit bei dieser Anwendung eine um 50 % bessere Verschleißbeständigkeit, eine über ein Drittel höhere Korrosionsbeständigkeit und eine um ein Fünftel niedrigere Wärmeleitfähigkeit besitzt“, so Dr. Hill. Die Werkstoffexperten führten ausgewählte Versuchsschmelzen auf Labormaß durch und stellten schließlich das Material im Industriemaßstab her. Bis dahin hielt das Material, was es versprochen hatte – jetzt sollte es sich auch in der Praxis bewähren. „Wir haben das Material bewusst zwei Entwicklungspartnern zum Test angeboten, die Unterwassergranulieranlagen bzw. Lochplatten in jeweils unterschiedlichen Abmessungen herstellen“, erzählt Dr. Hill.

Coperion mit Sitz in Stuttgart stellt jährlich etwa rund 15 Großgranulieranlagen her und bezieht Ferro-Titanit als Platten, aus denen jeweils ein Verschleißschutzsegment herausgeschnitten wird. Mehrere dieser Verschleißschutzsegmente werden dann in den Lochplattenkörper eingepasst und durch einen thermischen Prozess miteinander verbunden. „Schon bei der Optimierung dieses Prozesses entsprechend unseren Bedürfnissen hatten wir mit den DEW immer einen kompetenten, technischen Ansprechpartner“, blickt Produktmanager Jürgen Bartl zurück.

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Betriebsnahe Testphase

Die Testphase für den neuen Werkstoff begann für Coperion 2013 damit, bei den eigenen Kunden noch zusätzliche Korrosionsversuche unter betriebsnahen Bedingungen sowie verschiedene Fertigungsversuche durchzuführen. „Die Versuche bestätigten, dass das neue Material auch in der Verarbeitung genauso überzeugte wie die bewährten Materialtypen. Der Herstellung eines Prototyps stand damit nichts mehr im Wege“, erzählt Bartl. Dieser ist speziell an die Bedürfnisse eines Kunden von Coperion angepasst worden und dort seit 2014 im Einsatz. Sowohl der Kunde als auch Coperion selbst überprüfte ca. ein Jahr lang regelmäßig die Performance des Prototyps. 2016 sprach nichts mehr gegen eine Serienfertigung mit Material aus Nikrodur.

Wie Coperion erhält Gala Industries Nikrodur ebenfalls exklusiv für die Lochplattenherstellung. Die Amerikaner starteten bereits 2015 sehr erfolgreich mit der Serienfertigung.

Bei dieser Erfolgsgeschichte ist es natürlich keine Frage, dass die Deutschen Edelstahlwerke ihre Werkstoffentwicklung jetzt auch zum Patent angemeldet haben. (qui)

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