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Steigerung der Energieeffizienz, Sicherheit und Produktivität in Stahlwerken

von Hubert Hunscheidt

 

In nur wenigen industriellen Szenarien spielen so viele Aspekte eine kritische Rolle wie in einem Stahlwerk: Anlagennutzung, Betriebsplanung, Sicherheit und Energieverbrauch müssen alle perfekt aufeinander abgestimmt sein, um negative Auswirkungen zu vermeiden.

 

Ein typisches Stahlwerk verfügt über eine begrenzte Anzahl von Lichtbogenöfen, Konverter, Pfannenöfen, Stranggießanlagen, Kranen, Transportwagen und – in manchen Fällen – Entgasungseinrichtungen und andere Einheiten zur Herstellung von reineren Stählen und Spezialstählen. Daher ist es entscheidend, dass diese Anlagen effektiv genutzt werden. In den meisten Stahlwerken wird der Anlagenbetrieb von einer Betriebsmannschaft geführt, die die Standorte von Kranen, die Verfügbarkeit der einzelnen Einheiten sowie die laufenden und anstehenden Aufträge überwacht. Die Verfolgung von beispielsweise Kranen oder Pfannen in Echtzeit erfolgt durch den Supervisor oder spezielles Personal vor Ort. Diese Tätigkeiten stellen ein hohes Sicherheitsrisiko für Mensch und Maschine dar.

Da der Gießprozess möglichst unterbrechungsfrei ablaufen sollte, muss der Supervisor die durchgängige Verfügbarkeit von Schmelze an allen Gießanlagen sicherstellen. Hinzu kommt, dass dem Stranggießen mit der Behandlung im Pfannenofen ein Chargenprozess vorausgeht. Diese Kombination aus diskontinuierlichen und kontinuierlichen Prozessen macht den „manuellen“ Entscheidungsprozess in Echtzeit für den Supervisor noch anspruchsvoller. Hier verfügt ABB über eine digitale Lösung, die dem Supervisor dabei hilft, einen sicheren und produktiven Betrieb zu gewährleisten.

Digitalisierungsmöglichkeiten im Stahlwerk

So, wie sich eine Steigerung der Produktivität auf den Umsatz auswirkt, ist ein energieeffizienter Betrieb des Stahlwerks für die Kosten von entscheidender Bedeutung. Von besonderem Interesse ist dabei der energieintensive Betrieb des Pfannenofens, in dem die flüssige Schmelze in der Pfanne auf eine hohe Temperatur erwärmt wird. Beim anschließenden Transport zur Gießanlage kühlt die Schmelze ab, wobei die Temperatur unter den geforderten Wert fallen kann, sodass eine Nachbearbeitung und erneutes Erwärmen erforderlich werden, was mit einem unnötigen Energieverbrauch, einer geringeren Produktionseffizienz und einer möglichen Beschädigung der Ausrüstung verbunden ist. Ein vorsorgliches Überhitzen über die erforderliche Temperatur wiederum führt zu längeren Verarbeitungszeiten und einem höheren Energiebedarf. Mit ABB Ability™ Smart Melt Shop bietet ABB eine umfassende digitale Lösung zur Steigerung der Sicherheit, Produktivität und Energieeffizienz von Stahlwerken, die folgende Komponenten umfasst:

  • Pfannenverfolgungssystem für vollständige Transparenz im Stahlwerk
  • Planungsmodul für ein effektives Auftragsmanagement von Kranen und Verarbeitungsanlagen zur Sicherung einer hohen Produktionseffizienz
  • Thermisches Modul zur Steigerung der Energieeffizienz und Produktivität

 

Referenz in einem indischen Stahlwerk

Die ABB-Lösung wurde bereits bei einem großen Stahlhersteller in Indien implementiert, wo das System zu einem reibungslosen und effizienten Betrieb der Verarbeitungsanlagen im Werk führte. Alle Chargen wurden auf ±2 °C der vom thermischen Modell vorgegebenen Temperatur erwärmt. Von den 16 Chargen lagen alle außer einer an der Gießanlage innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs. Mithilfe des Modells lassen sich in dem Stahlwerk, das über eine jährliche Produktionskapazität von vier Millionen Tonnen verfügt, schätzungsweise 4.500 MWh an Energie im Jahr einsparen. Hinzu kommen ein geringerer Elektrodenverbrauch und geringere Kosten für die Neuauskleidung der Pfannen. Gleichzeitig führt die Anlieferung der Schmelze mit einer optimalen Temperatur an der Gießanlage zu einer höheren Gießgeschwindigkeit und einer besseren Produktivität. Zur Referenzmeldung (in engl. Sprache)

Meilenstein auf dem Weg zum  autonomen Stahlwerk

ABB Ability™ Smart Melt Shop zeigt, wie die Digitalisierung in Produktionsanlagen, in denen einige der technologisch anspruchsvollsten und gefährlichsten Bedingungen herrschen, eine radikale Veränderung bewirken kann. Der digitalisierte Betrieb von ABB Ability™ Smart Melt Shop verbessert die Produktivität und Energieeffizienz und steigert die Betriebssicherheit. In Anbetracht der Tatsache, dass viele Stahlwerke auf manueller Basis arbeiten, ist das Verbesserungs- und Automatisierungspotenzial groß. ABB Ability™ Smart Melt Shop markiert damit einen Meilenstein auf dem Weg zu einem autonomen und effizienten Betrieb.

 

Weitergehende Informationen sind auf der Webseite "Steel melt shop is getting smarter" erhältlich (in engl. Sprache).

Quelle und Grafik: ABB AG

Foto: ABB sowie „ABB Ability™ Smart Melt Shop optimizes crane scheduling and ladle movement. #219967634 by davit85, stock.adobe.com“

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