Stahlgießpfannen haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Da es bei ihrer Feuerfestauskleidung durch Stöße zu Rissbildung kommt, ist der äußere Teil der Gießpfanne oft extrem hohen Temperaturen ausgesetzt. Wird das nicht rechtzeitig bemerkt, kann die Gießpfanne brechen und geschmolzenes Metall ausströmen, wodurch das Menschenleben gefährdet und Betriebsmittel zerstört werden. Flir Wärmebildsysteme überwachen Pfannen in Echtzeit und warnen vor einem Durchbruch, bevor es dazu kommt, so dass Verletzungen, beschädigte Betriebsmittel sowie Stillstandszeiten im Gegenwert von mehreren Hunderttausend Euros vermieden werden.
Sichere Gießpfannen
Feuerfestauskleidungen von Stahlgießpfannen haben nur eine begrenzte Lebensdauer; die zu erwartende Zeitspanne verkürzt sich noch, wenn durch mechanische Einwirkung das Auskleidungsmaterial beschädigt wird. Da sich bei der Feuerfestauskleidung mit der Zeit Risse bilden, kann der äußere Teil einer Transportgießpfanne mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen. Wird das nicht rechtzeitig bemerkt, bricht die Gießpfanne und geschmolzenes Metall strömt aus, wodurch das Leben von Mitarbeitern gefährdet wird und Betriebsmittel zerstört werden.
Glücklicherweise lassen sich mit Wärmebildkameras bei einer Gießpfanne heiße Stellen erkennen, die vor Problemen sehr viel früher warnen als bei einer rein optischen Kontrolle. Dadurch kann die Gießpfanne rechtzeitig außer Betrieb gesetzt werden und der Austausch der Auskleidung genau zum richtigen Zeitpunkt erfolgen, was insgesamt die Betriebskosten senkt.
Gießpfannen-Überwachungssystem
In der Regel befinden sich die Wärmebildkameras von Flir in einem robusten Gehäuse und werden an Stellen montiert, wo sie eine klare Sicht auf eine gefüllte Gießpfanne haben, wenn diese mit dem Portalkran vorbeirollt. Diese Kameras liefern Echtzeit-Videobilder von der Gießpfanne und berechnen die Temperaturen über deren Oberfläche. Mit nur wenigen Kameras lässt sich die gesamte Gießpfannenoberfläche erfassen, aber normalerweise werden nur bestimmte relevante Bereiche (ROI, regions of interest) festgelegt, die genauer untersucht und analysiert werden. Wärmebilder der ROIs, wo es eher zu Anomalien kommt, lassen sich auf einem PC speichern, um sie später mit aktuellen Bildern zu vergleichen. Indem ROIs definiert werden, ist die IR-Überwachungssoftware von Flir auch in der Lage, hohe Temperaturen bei Gegenständen in der Nähe der Gießpfanne zu ignorieren, die sich im Sichtfeld der Kamera befinden, was eine Verringerung der Fehlalarme zur Folge hat.
Diese Video-Wärmebilder und die entsprechenden Temperaturdaten werden mittels Ethernet und Glasfaser an den Industrie-PC übertragen, so dass keine Probleme durch Elektrorauschen aus der Pfannenumgebung auftreten. Die IR-Überwachungssoftware kann nun jedes Standbild einer Kamera mit den im PC gespeicherten Bildvorlagen vergleichen. Der Kranführer braucht den Kran nicht an irgendeiner bestimmten Stelle für die Aufnahme von Bildern anzuhalten, der Produktionsprozess kann ohne Unterbrechung weiterlaufen. Wenn eine Bildvorlage mit einem Bereich des Kamerasichtfelds (d. h. mit einem oder mehreren ROIs) übereinstimmt, werden die Temperaturen berechnet. Überschreitet dann die Temperatur die für die Gießpfanne festgelegten Parameter, wird ein Alarm ausgelöst. Die genauen Temperaturwerte für Alarme lassen sich leicht anhand der Erfahrungswerte einstellen.
Alarmierend hohe Temperaturen
Der Alarm kann einfach nur eine Warnung sein, wenn die Temperatur nicht extrem hoch ist, so dass die Gießpfanne weiter zum Konverter hinbewegt werden kann. Der Mitarbeiter vergleicht dann die Alarmtemperatur mit einer von der Software gemachten Trendanalyse, um zu entscheiden, ob die Gießpfanne für einen weiteren Gießvorgang in Betrieb bleiben kann.
Überschreitet die Pfannentemperatur einen bestimmten Grenzwert, wird ein Notfallalarm ausgelöst, der den Portalkran sofort anhalten lässt. Darüber hinaus können Alarmmeldungen und -bilder via Ethernet, eMail oder ftp an das Büro des zuständigen Abteilungsleiters geschickt werden.
Torpedowagen
Diese Anwendung eignet sich nicht nur für Gießpfannen. Dasselbe System ist auch für die Überwachung von Torpedowagen anwendbar. Die Zielsetzung ist die gleiche, der größte Unterschied liegt lediglich in der Befestigung der Wärmebildkameras. Normalerweise werden Kameras zu beiden Seiten der Gleise angebracht, auf denen die Torpedowagen zum Konverter rollen.
Vor dem Einfüllen des geschmolzenen Metalls werden die Torpedowagen vorgeheizt, um ein Erhärten zu vermeiden. Mithilfe von Wärmebildkameras lässt sich auch dieser Prozess optimieren, indem Dauer und eingesetzte Energie reduziert werden, wobei sichergestellt wird, dass die Feuerfestauskleidung ausreichend erhitzt ist, damit das Metall nicht erhärtet. Eine Wärmebildkamera kann durch die Brennerflamme hindurchsehen und die Temperatur der Auskleidung aus sicherer Entfernung überwachen. Dadurch erübrigt sich die Verwendung von Thermoelementen, die weniger genau arbeiten und oft durchbrennen.
Typischer Aufbau
Die schematische Darstellung auf dieser Seite zeigt den typischen Aufbau eines automatischen Überwachungssystems für die Feuerfestauskleidung von Gießpfannen, bei dem die Flir A310 Wärmebildkamera zum Einsatz kommt. Obwohl die Kamera sich aufgrund ihrer analogen Video- und Digitalein- und -ausgänge als eigenständiger intelligenter Fühler betreiben lässt, benutzen die meisten Stahlanwendungen ihren digitalen, mittels Ethernetkabel übertragenen Datenstrom in computerunterstützten Automatisierungssystemen. Über die Ethernet-Schnittstelle der A310 können Videosignale der Kamera fast überall hin weitergeleitet werden, was eine Überwachung von mehreren Standorten aus erleichtert.
Mit der IR-Überwachungssoftware von Flir lassen sich alle Kamerafunktionen steuern, Temperaturdaten sammeln, Wärmebilder anzeigen und eine Datenanalyse durchführen. Das Display des Bedieners ist die wichtigste Schnittstelle für Alarmfunktionen.
Autoren: Jannes Goedbloed, Editor und Content Manager Flir Commercial Systems, Breda, Niederlande, und Frank Liebelt, freier Journalist, Frankfurt
