Optimierte Prozessleittechnik im Schmelzbetrieb

Gesamtkonzept für Automatisierung, Überwachung und Dokumentation bei Düker

Mit der Neuinstallation der Gattierungsoptimierung ist das System jetzt so aufgebaut, dass die gesamte Prozesskette von der Gattierung über die Chargierung, das Einschmelzen, die Analysenkorrektur, das Energiemanagement und die Arbeit aller Hilfs- und Nebenaggregate integriert ist.

Für den Einschmelzprozess ist bei Düker Laufach eine leistungsstarke Mittelfrequenz-Induktionstiegelofenanlage mit zwei Schmelztiegeln à 8 t Fassungsvermögen und einer Schmelzleistung von 10 t/Std. im Einsatz. Foto: Düker

Bei Düker in Laufach werden jährlich ca. 25.000 t Flüssigeisen geschmolzen. Der Schmelzbetrieb verbraucht ca. 65 % der elektrischen Gesamtleistung des Werkes – ein elementarer Ansatzpunkt für das Thema Energieeffizienz. Daneben setzen die Anforderungen der Kunden an die Qualität der gefertigten Gussteile reproduzierbare Verfahrensschritte und überprüfbare Qualitätsmaßstäbe voraus.

Die optimierte Prozessleittechnik gewährleistet die durchgängige Überwachung und automatische Steuerung aller für den Schmelzbetrieb erforderlichen Funktionen und Verfahrensabläufe. Sie sorgt für den Daten- und Informationsaustausch mit übergeordneten Leitsystemen sowie die Auswertung und Protokollierung der Betriebsdaten. Mit der Neuinstallation der Gattierungsoptimierung ist das System jetzt so aufgebaut, dass die gesamte Prozesskette von der Gattierung über die Chargierung, das Einschmelzen, die Analysenkorrektur, das Energiemanagement und die Arbeit aller Hilfs- und Nebenaggregate integriert ist.

Die Verfahrensabläufe und Betriebsdaten werden visuell dargestellt, vom System ständig überwacht und protokolliert. Neu ist dabei ein Baustein zur sicheren Planung und Durchführung von Schmelzchargen hinsichtlich der Zusammenstellung der Roh- und Zuschlagstoffe, der Chargenkosten sowie der Analysenüberwachung und -korrektur. Entsprechend den im Produktionsplan vorgegebenen Richtanalysen und den dafür hinterlegten Werkstoffrezepten führt das System den Kranfahrer dann durch den gesamten Gattierungsprozess.

Nachdem er das Rezept angewählt hat, werden für jeden Rohstoff das Sollgewicht, das zugeführte Istgewicht und die Differenz zwischen Soll- und Istgewicht auf einem Display dargestellt. Der Kranfahrer entnimmt der entsprechenden Gattierbox das Material und befüllt damit so lange die Chargierrinne, bis die Anzeige „Differenz“ innerhalb der vorgegebenen Toleranz ist. Mit Bestätigung der Taste „nächster Rohstoff“ erfolgt eine Weiterschaltung zur Gattierung des nächsten Rohstoffes. Der Kranfahrer verfährt so lange, bis der letzte Rohstoff der Gattierrinne zugeführt ist. Nach Abschluss der Gattierung wird das Einsatzmaterial dem Schmelzofen mittels der Chargierrinne zugeführt („chargiert“).

Im anschließenden Schmelzprozess wird mittels Schmelzprozessor und der rechnergesteuerten Fahrweise die entsprechend erforderliche Energiemenge zugeführt. Hierbei gilt es, Verbrauchsspitzen zu verhindern: Energieversorger stehen in der Verantwortung, die benötigte Energie möglichst effizient und umweltschonend bereitzustellen. Wenn unvorhersehbare Verbrauchsspitzen abgefangen werden müssen, kann dies nur mit einer Energie-Überproduktion geschehen, die im Widerspruch hierzu steht. Daher ist es gelebter Umweltschutz, Verbrauchsspitzen zu verhindern und ein mit dem Versorger vereinbartes Leistungsmaximum unbedingt einzuhalten. Auch dies wird von der neuen Prozessleittechnik berücksichtigt. Durch eine auf Trendwerten basierte Regelung werden die Öfen dennoch effektiv und effizient gesteuert.

Am Ende der Einschmelzphase wird die chemische Zusammensetzung des Eisens über Thermo- und Spektralanalyse geprüft. Dazu sendet das Spektrometer die ermittelte IST-Analyse (Gehalt chemischer Elemente in %) direkt an das Leitsystem. Das System errechnet auf Basis VORGABE zu IST eine eventuelle Analysenkorrektur. Dabei berücksichtigt das System die chemische Zusammensetzung von jedem Einsatzstoff und gibt dem Bediener die Korrekturmenge in Masse (kg) an. Nach durchgeführter Analysenkorrektur erfolgt eine erneute Prüfung, bis die Endanalyse innerhalb der Vorgabegrenzen liegt. Die Analysen werden gespeichert und es erfolgt der Abstich der Schmelzcharge.

Über die Gießchargen erlaubt es das neue System, vom fertigen Produkt ausgehend sämtliche dazugehörigen Parameter aus dem Schmelzbetrieb auszulesen. Wo bisher die Analyse als erster Parameter zur Verfügung stand, kann jetzt der Prozess bis zur Gattierung zurückverfolgt werden.

Mit dem neu installierten Prozessbaustein verfügt Düker über ein Gesamtkonzept für Automatisierung, Überwachung und Dokumentation. Düker unterstreicht damit neben seinem hohen Qualitätsanspruch und der Verantwortung gegenüber der Umwelt auch seinen Anspruch auf Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit.

www.dueker.de