Resurseffektivisering vid yt- och värmebehandlingsprocesser Anders Klässbo och Eva Troell, Swerea IVF Innehåll • • Inledning Nyckeltal Värmebehandling • Pågående arbete • Energikartläggning • Möjligheter för resurseffektivisering Ytbehandling • Pågående arbete • Energikartläggning • Möjligheter för resurseffektivisering Miljöpåverkan för en produkt • • Utsläpp sker huvudsakligen/vanligtvis under användningsfasen Optimera funktionen: – Ökad prestanda  minskad vikt/ökad livslängd – Lägre friktion  lägre bränsleförbrukning/ökad livslängd – Ökat korrosionsmotstånd  ökad livslängd – Utseende  försäljningsargument • Resurseffektivisering: – Tillverkningsfasen – Bibehållen eller förbättrad prestanda Nyckeltal Varför? • Följa upp förbättringsarbete • Underlag för investering • Behov av underhåll • Jämföra processer produkt – process - anläggningsberoende • Jämföra med andra företag • Exempel nyckeltal: tomgång + drift – MWh/omsättning – MWh/ugnsvolym – MWh/area(lackerad yta) – MWh/ton gods Resurseffektivisering VÄRMEBEHANDLING Värmebehandling • • • • Ugnskonstruktioner: batchugnar – pusher Atmosfär – vakuum – plasma – induktion/laser Processer: t ex sätthärdning ↔ induktionshärdning ↔ nitrerprocesser Kylning – tvätt – anlöpning – närliggande operationer Produkt Prestanda Produktion Energieffektivisering värmebehandling Energikartläggning • • • Exjobb - genomfört Pågående projekt ”FFI Sustainable – Heat Treatment” – Metod för energikartläggning – Jämförelse ugnar och processer – Förbättringsmöjligheter – seminarium ENIG – nyckeltal värmebehandling  Möjligheter och metodik för energieffektivisering Exjobb Resurseffektivisering vid värmebehandlingsprocesser • Genomskjutningsugn vid Volvo CE Ref: Exjobb Anna Ångström, 2009 Forts. Flöde in Energi (GJ/år) Flöde ut Energi (GJ/år) Propan 5 580,72 Förbränningsluft 2 440,97 Gods 462,67 Gods 1 041,01 Fixtur 330,26 Fixtur 743,08 Förluster väggar 839,35 Oidentifierade förluster 1 309,24 Totalt 6 373,65 Totalt 6 373,65 Ref: Exjobb Anna Ångström, 2009 Energikartläggning • • • • Mäta över tiden: tomgång + under drift Ampere-/voltmätare Gasförbrukning IR-kamera Härdkar Gropugn Exjobb Resurseffektivisering vid sätthärdning Ref: Exjobb Yassine Kazi-Tani, 2010 Möjligheter för energieffektivisering • • • Ugnskonstruktion: t ex chargering via botten av ugnen Alt chargeringsmaterial: CFC Återanvändning av energi från en process till en annan: t ex härdkar  tvätt Återvinna rökgaser Effektiva brännare Lönsamhet "tomgångsdrift" Tomgångsdrift Bespering [kr] • • • 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 400 800 850 0 25 50 75 100 125 Antal timmar [h] 150 175 200 Återanvändning av atmosfärsgaser • • • • Endogas/kväve-metanol: Endast 2% av processgasen används Resten förbränns HybridCarb: minskade utsläpp och gaskostnader (90%) Återvinningsprocess – använd gas förs till en beredningskammare – förbrukat kol kompenseras och gasen förs tillbaka till ugnsutrymmet.  reducerade CO2-utsläpp med en faktor 10-15, 20% ökad effektivitet, gaskostnader reducerade med 98%. Ref www.ipsen.de Resurseffektivisering YTBEHANDLING Lackeringsanläggning • Pålastning/Avlastning – • • Förbehandling Varma processbad och ventilation – – – – Avfettning Sköljning Ytomvandling Sköljning 50-60°C 25-50°C 25-50 °C 25 °C – Torkugn 100-130 °C Lackering – • Conveyor Ventilation av lackbox Våtlackering eller pulverlackering Härdning – Konvektion, IR, NIR och UV Ventilation av härdugn 150-220 °C Energikartläggning • Nulägesanalys – Kunskapsinsamling • Bearbetning av information • Åtgärdsförslag med investeringskalkyl • Efterkalkyl Nulägesanalys • Skaffa fram all tillgänglig information – – – – • Elbolag, gasbolag, oljebolag och fjärrvärme Märkeffekter Färgförbrukning Vattenförbrukning Skaffa den information som saknas – – – – – Värmekamera Effektmätning Flödesmätare för ventilation Flödesmätare för vatten Tidtagning Förbättringspotential • Använda sig av ”skärmsläckare” – • En ytbehandlingsprocess består av en mängd delsteg och hos en typisk legolackerare kan det vara mellan 10-50 olika produkter som går igenom anläggningen. Alla produkter behandlas inte på samma sätt och därmed används inte hela anläggningen på en gång. Markörer läggs in i ett styrsystem som visar när och hur länge olika delsteg skall vara aktiva. – – Under till exempel helg, lunch, fika och skiftbyte Kan styra pumpar, ventilation och temperatur i ugnar • Mest effektivt på enheter som saknar ”startsträcka” för att komma upp i full effekt igen • Optimera för enheter med ”startsträcka” till exempel härdugn – Hur lång uppehåll behövs och hur lågt ska temperaturen sänkas Härdning • Lågtemperaturhärdande lacker • IR-ramper för att snabbt få upp godset till rätt temperatur • UV härdande lacker • Robothärdning Robothärdning • Robothärdning med NIR eller UV – • Komplexa detaljer med stor godsvolym Effekten blir att man i vissa fall inte kommer behöva någon ugn överhuvudtaget eller att temperaturen och/eller uppehållstiden i ugnen kan sänkas drastiskt Ersätta energikrävande förbehandling • Järnfosfatering, som är den dominerande förbehandlingen före lackering kräver processbad som är 55°C varma vilket leder till en ökad • Swerea IVF har under 3 års tid satsat resurser på att utvärdera och produktionsanpassa nya förbehandlingssystem som fungerar vid rumstemperatur • Ett projekt inom fordonsforskningen har startats upp och ett EUprojekt är i uppstartsfasen Ta tillvara spillvärme • Ventilation av ugnar – Spaltprodukter – Förbränningsrester • Varma processbad • Uppvärmt gods • Värmeväxlarlösningar Tack för visat intresse • Finns det några frågor?