PDF《少即是多》

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chuandong.com 对接CD技术与应用 DOCKING 少即是多

1 引言 当一个公司在市场上成立超过200年后,它 当然知道何时做出一些改变以保持竞争力,否 则该公司不一定能够活着看到它的200周年纪念 日.位于鲁尔区米尔海姆的Friedrich Wilhelms- H ütte(FWH)铸钢厂即是这样的公司,自1811年始 该厂即在鲁尔河畔生产铁与钢,目前有700多名员 工.铸铁与铸钢在两个公司分开进行,因为二者 的生产工艺有很大的不同.铸钢区有一系列重量 约达5吨的铸造部件产品.铸铁区的最小铸件为10 吨,最重的达到甚至超过200吨.像铸钢模具或其 他钢制件的铸铁件,通常分块单独生产或采用一 系列小部件组合.最近提供给磨矿厂的一个140吨 重的机器部件铸件即是该厂产品中较大的铸件.

2 能源密集型的铸铁生产 铸铁是一个能源密集型工业部门:钢废料在 感应炉中熔化,通过加入碳冶炼成铁;

将该液态 金属从炉中倒入钢包,使用起重机运输并倒入铸 模中,最终生产出重达几吨的部件.对于普通人 来说,钢包看起来像一个大锅,为抵抗1200°C 液体的热辐射需采用耐火泥衬里.陶瓷制的石头 可抵抗住高温.但是,这只有在温度缓慢升幅的 情况下有效,否则衬在钢包上的耐火泥就会损 坏.炼钢工人必须确保不能将1200℃的液体倒 入冷钢包中,在倒入铁水前,钢包需使用气炉保 温,控制在800至1000℃.

3 节约潜在的钢包加热能量 长久以来,铸铁车间都根据经验值估算钢 包的保温时间,正如工厂的技术支持与冶炼经理 Guido G ü nther对以前铸铁车间的描述那样:"工 人组长将手放在钢包上猜测需要加热多久,如果 他不在,在浇铸之前钢包就会一直在加热器中加 热数个小时."这样的结果造成该工厂每个月浪 费的天然气足够向50户100平方米公寓住户提供长 达1年的热水与供暖. Günther继续说:"我们意识到我们可以节 约很多,因此我们开始寻找一个可以精确符合 铸造过程及各个单独钢包温度的解决方案,这 样就可保证保温或加热钢包所需的能量达到最 小."FWH需要寻找这样一个系统,它可以显示 正在进行以及即将进行的生产,同时还可以监测铸 铁车间中的所有钢包,包括它们的位置与温度. FWH中负责此项目的工程师最初想采用高温 计测量钢包温度,该装置采用电子方法通过与颜 色表对比一件物品的颜色来确定它的温度.对于 灼热的陶瓷材料这一方法非常可靠也非常精确. 但是,在铸铁过程中使用高温计相对而言比较昂 贵,安装起来也比较麻烦,传感器必须安装到一个 合适的位置,这样才可以在内部观察以确定温度.

4 采用红外传感器这种替代方案 图尔克向FWH推荐了一种使用红外传感器的 替代解决方案.与内部测量钢包温度不同,图尔 克T-Gage温度传感器在钢包外表面使用并测量其 温度,配套软件利用外部所测温度能够确定出钢 包内表面的温度.这种外推温度法的精度控制在 15℃内,对于这种应用来说精度已经足够了.除 了实施起来比较简单以外,图尔克方案的关键优 势在于价格更加便宜:对于每一个测量点,红外 传感器的花费比高温计的花费低700欧元.工厂经 理说:"相比于昂贵、笨重的高温计方案,图尔 克的红外传感器给我们提供了一种更为高效的温 度测量手段." 6个M18TIP14Q T-Gage红外传感器安装在 铸造线上,合理安装它们的位置使得吊着钢包的 起重机在使用前都能经过其中一个传感器.在各 温度传感器的位置也各安装了一个图尔克超声波 传感器(T30UXDBQ8),用于探测钢包的移动并 触发温度测量过程.起重机驾驶员使用钢包编号 与驾驶室中的控制面板辨认起重机吊起的钢包. 操作面板呈现出所有钢包的位置与温度,提供给 起重机驾驶员所有需要的信息以防不必要的加热 能量损失.

5 每月减少25%燃气用量 温度传感器的模拟信号与邻近的超声波传感 器的开关信号使用图尔克的BL20总线网关通过 Modbus TCP传送至FWH的主机,并由生产管理 系统处理.该系统可精确判断何时需要对钢包保 温或加热.起重机驾驶员能够看到所有钢包的温 度,并可决定哪个钢包及何时需要加热.冷钢包 比刚使用过的钢包需要更多的加热时间. 这一优化工艺使FWH在铸铁这一项中即可将 加热钢包所消耗气量降低了25%,该节省潜力也 令联邦德国环境部长印象深刻,该部门在2012年 度环境创新计划中资助了该项目,资金的应用与 批准花费了一些时间.G ü nther回忆说:"在图尔 克的支持下,实际的技术澄清完成的非常快,也 很顺利.在选择正确的超声波传感器时,我们一 定程度上错误地估计了传感器与钢包间的距离. 当我向图尔克要求提供一个适应于该距离下的替 代装置后,两天内它就到了我的案头."在选择 传感器时,项目设计者并未考虑到对于较小的钢 包,传感器与钢包间的距离会有所增加. 图尔克也可直接为T-Gate温度传感器提供 合适的维护附件.专用金属套筒就是传感器的附 件,它可填充压缩空气以吹去传感器前面的灰 尘.对于光学传感器来说,清除灰尘是一项至关 重要的工作.

6 展望 在Friedrich Wilhelms-Hü tte的铸造厂还有其 他潜在的可节省能耗的地方,将来,钢冶炼过程 的自动化程度也会更高.若那时需要高效的温度 测量,铸铁生产中的成熟经验将会非常有益. 高水平技术:目前所有钢包的位置可以传送到生产管理系统 图1 燃气炉XXL:钢包(右)重若干吨,在白色气炉前加热 控制轿厢中的起重机驾驶员可观测到 所有相关钢包的温度 超声波传感器触发红外传感器测量温度 "相比于昂贵、笨重的高温计方案, 图尔克的红外传感器可以更加高效地 测量温度." ――Guido Günther, Friedrich Wilhelms-H ütte Eisenguss GmbH