Extremt värmetålig legering gör industriugnar mer miljösmarta

Effektiv värmebehandling är avgörande vid tillverkning av allt från integrerade kretsar i smarta telefoner till solceller och produkter av stål och aluminium. En utmaning som tillverkarna ständigt tampas med är att industriugnarna måste klara den enorma hetta som krävs i processen, i många fall upp mot 1 250 grader Celsius.

– Ett vanligt problem är att konstruktionsdetaljer i värmesystemen med tiden deformeras. För att ett material ska fungera ordentligt i höga temperaturer måste nämligen två viktiga egenskaper finnas på plats: god formstabilitet och beständighet mot oxidation, säger Bo Jönsson, senior teknisk expert vid Kanthal, den del av Sandvikkoncernen som utvecklar produkter och system för industriell uppvärmning.

Bidrar till stora energibesparingar

Material som traditionellt används i den här typen av ugnstillämpningar är ofta nickelbaserade, vilket innebär god formstabilitet men begränsad oxidationsbeständighet. Konventionellt tillverkat material – baserat på järn, krom och aluminium – har å andra sidan utmärkta oxidationsegenskaper men relativt låg formstabilitet.

För att ett material ska fungera ordentligt i höga temperaturer måste nämligen två viktiga egenskaper finnas på plats: god formstabilitet och beständighet mot oxidation

– Vi har lagt ner mycket kraft på att hitta lösningar som hjälper kunderna med detta dilemma. Kanthal APM™ och Kanthal APMT™ har en kombination av hög oxidationsbeständighet och formstabilitet som är unik. Nyckeln till att vi lyckades få fram dessa egenskaper var att använda pulvermetallurgi för att åstadkomma en optimal mikrostruktur i materialen, säger Bo Jönsson.

Han förklarar att pulvertekniken gjorde det möjligt att i metallen få in miljarder små partiklar som dramatiskt höjer hållfastheten vid höga temperaturer. Nu används materialen i bland annat värmesystem för industriugnar och andra krävande tillämpningar.

– Ett exempel är våra ugnsrullar för kontinuerliga glödgningslinjer där behovet av vattenkylning kan elimineras, vilket ger stora energibesparingar och vinster för miljön. I många fall har också behovet av underhåll kunnat minskas och produktiviteten ökat, till följd av förhöjda processtemperaturer och färre driftstopp, säger Bo Jönsson, som ser stora möjligheter att bredda användningen av de pulvermetallurgiskt tillverkade materialen.

Vi har lagt ner mycket kraft på att hitta lösningar som hjälper kunderna med detta dilemma

Materialet har exempelvis bidragit till att Sandvik medverkar i en rad projekt kring framtida fossilfri energiförsörjning:

– Vid förbränning av biobaserade bränslen uppstår korrosiva miljöer som våra material har visat goda förutsättningar att stå emot. De kan även komma till nytta i nästa generations kärnkraftverk. Och för att göra storskalig koncentrerad solkraft kostnadseffektiv krävs också nya material som kan hantera och lagra solenergin vid högre temperaturer, konstaterar Bo Jönsson.

Läs mer om materialen Kanthal APM™ och Kanthal APMT™ på webbplatsen för Kanthal