Témakör:
Amikor a kevesebb több
Gyakran a legegyszerűbb megoldás hozza a legnagyobb eredményt. A németországi Mülheimben működő Friedrich Wilhelms Hütte (FWH) vasöntőmű 25%-kal tudta csökkenteni az öntöttvasgyártásban felhasznált gáz mennyiségét az öntőkanalak előmelegítésének optimalizálásával, amelyhez csupán megfelelő hőmérséklet-mérési technológiára volt szükség. Ezt a Turck szállította. A bonyolult és költséges pirométeres méréstechnológia helyett a megoldást az öntőkanál külső hőmérsékletének infravörös mérése jelentette.
Hőmérséklet-érzékelők javítják egy öntőmű energiahatékonyságát
Ha egy vállalkozás már több, mint 200 éve a piacon van, meglehetősen biztosan tudja, mikor van itt az ideje bizonyos változtatásoknak a versenyképesség érdekében. Ha ez nem így lenne, a cég valószínűleg nem érte volna meg alapításának kétszázadik jubileumát. A Ruhr-vidéki Mülheimben működő Friedrich Wilhelm öntöttvasgyártó mű (FWH) azonban megünnepelhette ezt az évfordulót. Az üzem 1811 óta gyárt vasat és acélt a Ruhr folyó partján, és jelenleg több mint 700 munkatársat foglalkoztat.
Az acél- és a vasöntés két független üzemben történik, mivel a két gyártási folyamat lényegesen különbözik. Az acélöntőmű sorozatban gyárt legfeljebb 5 tonna súlyú öntöttacél-termékeket. A vasöntő üzemben viszont a legkisebb termék is meghaladja a 10 tonnát, a legnagyobbak akár 200 tonnásak vagy még nehezebbek is lehetnek. Az öntöttvas termékek – az acélöntvényekhez vagy az acélöntödében előállított más termékekhez hasonlóan – egyedi vagy kis sorozatú gyártmányok. Nemrégiben szállítottak le például egy 140 tonnás gépalkatrészt – a valaha készült legnagyobbak egyikét – egy ásványőrlő üzem egyik berendezéséhez.
A vasöntés energiaigényes folyamat
A vasöntés egyike a leginkább energiaigényes iparágaknak. Az acélhulladékot indukciós kemencékben olvasztják meg, és szén hozzáadásával öntöttvassá ötvözik. A folyékony fémet a kemencékből öntőkanálba csapolják, daruval elszállítják és az öntőformákba öntik. Ennek végeredménye a többtonnás végtermék.
A T-Gage hőmérsékletszenzorokat a gyárósor mentén, az öntőkanalakat szállító daru pályája alá telepítették
A hétköznapi embert az „öntőkanalak” inkább üstre emlékeztetik. Annak érdekében, hogy ezek ellenállhassanak az olvadt vas 1200 °C-os hőmérsékletének, tűzálló (samott) téglával vannak bélelve. Ez a kerámiaanyag nem olvad meg még ezen a magas hőmérsékleten sem. Ez viszont csak akkor lehetséges, ha a hőmérséklet lassan emelkedik, különben a samottfalazat károsodik. A vasöntőknek kell gondoskodniuk arról, hogy az 1200 °C hőmérsékletű vasat soha ne hideg öntőkanálba csapolják. Ennek érdekében a kanalakat csapolás előtt, gázégőkkel 800…1000 °C közelébe melegítik elő.
Az összes öntőkanál pillanatnyi helyzete lekérdezhető a gyártásirányító rendszerből
Lehetséges megtakarítások az öntőkanalak előmelegítésénél
Az öntőkanalakat régebben tapasztalati értékek és becslések alapján melegítették elő. „A művezetőnek az öntőkanálhoz tartott kézzel kellett megmondania, mennyi előmelegítésre van még szükség. Ha épp nem volt jelen, az öntőkanalat – sokszor szükségtelenül – órákon át kellett az előmelegítő égők alatt tartani ahhoz, hogy melegen tartsák azokat a csapolás megkezdéséig” – magyarázza Guido Günther, az öntőüzem vezetője a vasöntés korábbi „ökölszabályat”. Ennek a gyakorlatnak az volt az ára, hogy havonta annyi gázt kellett elégetni az előmelegítőkben, amennyi 50 család 100 m2-es lakásának egész évi fűtéséhez és melegvíz-ellátásához elegendő.
„Láttuk, hogy ennél a munkafázisnál jelentős megtakarításra lenne lehetőség, és keresni kezdtük azt a megoldást, amivel pontosan az öntési folyamathoz lehetne hangolni az öntőkanalak hőmérsékletét, és ezzel minimálisra csökkenthetnénk a szükségtelen előmelegítés és hőn tartás energiaigényét” – folytatta Günther. Az FWH olyan rendszert keresett, amelynek alapján követhető a folyamatban levő és a várható gyártási igény, a vasöntőműben levő összes öntőkanál állapotát képes figyelemmel kísérni, beleértve a pillanatnyi helyüket és a hőmérsékletüket is.
Az FWH felelős mérnökei először a kanalak pirométeres hőmérsélketmérésére gondoltak. Ennél a hőmérséklet-mérési eljárásnál a mérendő test színét hasonlítják össze egy színmintasorozattal. Izzó kerámiaanyagok esetében ez a módszer nagyon megbízható és pontos eredményt ad. Ugyanakkor a pirométernek a vasöntésnél való alkalmazása aránylag költséges, és telepítése bizonyos nehézségekkel is jár; ahhoz ugyanis, hogy a szenzorok megfelelően határozhassák meg az öntőkanál hőmérsékletét, a műszernek a kanál belsejébe kell „látnia”.
Alternatív megoldás: az infravörös szenzor
A Turck alternatív megoldást mutatott be az FWH-nak: az infravörös szenzort. Ahelyett, hogy az öntőkanál belsejét figyelné, a Turck termékválasztékában megtalálható T-Gage hőmérsékletszenzor a kanál külső felületi hőmérsékletét méri. A szenzorhoz mellékelt szoftver a külső hőmérsékletből kiindulva képes meghatározni a kanál belső hőmérsékletét. Ez a hőmérsékleti extrapoláció 15 °C-os határon belüli pontosságú értéket ad, amely bőven megfelel az alkalmazás követelményeinek. Az egyszerű telepíthetőségen kívül a Turck-szenzor előnye a „megfizethető” ár: mérési pontonként közel 700 euróval kerül kevesebbe a pirométernél. „A Turck infravörös szenzorai hatékonyabb hőmérséklet-mérési eszközt adtak a kezünkbe, mint a drágább és körülményesebben használható pirométerek” – mondja erről az üzemvezető.
Az ultrahangos szenzor indítja a balra látható infravörös hőmérséklet-érzékelő mérését
25%-kal kisebb gázfogyasztás
A hőmérsékletszenzorok analóg jeleit és a közelükben elhelyezett ultrahangos érzékelők kapcsolójeleit a Turck BL20 terepbusz átjárója (gateway) továbbítja Modbus TCP-protokollal az FWH technológiai vezérlő számítógépéhez, amelyben a gyártásirányító szoftver dolgozza fel a jeleket. A rendszer pontosan nyilvántartja, hogy mikor van szükség öntőkanálra. A darukezelő ismeri az összes öntőkanál hőmérsékletét, és ennek alapján el tudja dönteni, melyik kanál igényel előmelegítést és mikor. A hideg kanál hosszabb előmelegítést igényel, mint amelyet nemrég használtak.
Ez az optimalizált folyamat lehetővé tette, hogy az FWH által az öntőkanalak előmelegítésére fordított gáz mennyisége 25%-kal csökkenjen. A tetemes megtakarítás tényét a szövetségi környezetvédelmi minisztérium is elismerte, és 2012-ben a környezetvédelmi alapjából támogatta is. A pályázat és a támogatás jogosságának igazolása bizonyos időt vett igénybe: „A tényleges technikai indokolás gyorsan és problémamentesen készült el a Turck vevőtámogatásért felelős munkatársai segítségével” – idézi fel a folyamatot Günther. – „Amikor viszont a megfelelő ultrahangos érzékelőt kellett kiválasztanunk, valamilyen oknál fogva rosszul becsültük fel a szenzor és az öntőkanál közötti távolságot. Miután felhívtam a Turckot, két napon belül az asztalomon voltak a valódi távolságra már jól alkalmazható eszközök.” A szenzor kiválasztásánál a projektmérnökök ugyanis nem vették figyelembe, hogy a kisebb öntőkanalaknál nagyobb a távolság a kanál fala és a szenzor között.
A Turck szállította le a T-Gage hőmérsékletszenzorok felszereléséhez szükséges tartozékokat is. A szenzor köré egy speciális fémburkolatot alakítottak ki, amely sűrített levegő befúvatásával akadályozza meg, hogy a por leülepedjen a szenzor előtt. Optikai szenzoroknál ugyanis létfontosságú a pormentesítés.
A darukezelő (jobbra fent) minden elérhető öntőkanál hőmérsékletét ismeri
Továbbfejlesztési lehetőségek
További potenciális lehetőségek is felmerültek Friedrich Wilhelms Hütte öntőüzemében.Lehetségesnek látszik például, hogy az acélolvasztási folyamatot nagyobb mértékben automatizálják. Ha ennek során hatékony hőmérsékletmérés válik szükségessé, a vasöntőműben szerzett kedvező tapasztalatokat ismét hasznosítani lehet.
Szerző: Bert Kinzius – Turck GmbH
Turck Hungary Kft.
1117 Budapest, Infopark,
Neumann János u. 1/E
Tel.: +36 1 477 0740
Fax: +36 1 477 0741
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.turck.hu
Még több Turck
