Tätigkeitsbericht /Activity Report 2011/2012 - BFI.de

Mess- und Automatisierungstechnik | Prozess- und Anlagenautomatisierung
Im Rahmen einer ersten Anwendung des Modells
mit seinen Beobachtungs- und Steuerungsfunktionen
konnten an einer VOD-Anlage signifikante
Kosteneinsparungen für Energie, Prozessgase, Reduktionsmittel
und Zuschlagstoffe erzielt werden.
Darüber hinaus wurde das Modell erfolgreich
zur Prozessführung an einer VD-Anlage mit einer
Vorrichtung zum Einblasen von – im Vergleich
zum VOD-Verfahren – kleineren Sauerstoffmengen
über eine Handlanze in Betrieb genommen. Dies
ermöglicht dort eine kostengünstige Erweiterung
des Produktspektrums auf hochchromhaltige Stahlgüten
mit niedrigen Kohlenstoffgehalten.
A first application of the model with its monitoring
and control functions on a VOD plant
resulted in significant cost savings on energy,
process gases, reducing agents and additives. In
addition, the model has been successfully implemented
for process control in a VD plant equipped
for injecting oxygen at a smaller feed rate than
in the VOD process by means of a manual lance.
This has resulted in a cost-efficient expansion of
the product spectrum of the VD plant to include
high-chromium steel grades with low carbon
content.
Verbesserung der Vakuumentgasung durch online
Messtechnik und dynamische Modellierung zur
Erfassung und Regelung des Pfannenspülens
Der Pfannenstandentgasungs- oder VD-Prozess
wird zur Entfernung von Kohlenstoff, Wasserstoff,
Stickstoff und Schwefel aus der Stahlschmelze
eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit dieser metallurgischen
Operationen sowie der Verlauf der
Schmelzentemperatur während der VD-Behandlung
werden dabei maßgeblich durch die Intensität
des Pfannenspülens der Schmelze beeinflusst.
Aufgrund einer unzureichenden Spülintensität,
die in der Regel manuell vom Bediener eingestellt
wird, kommt es häufig zu Fehlchargen, bei denen
die Qualitätsanforderungen nicht erreicht werden.
Zur Ermittlung der Spülintensität wird die
Schmelzbadoberfläche während der Vakuumentgasung
mit einer Infrarotkamera beobachtet.
Mittels einer geeigneten online Bildverarbeitung
wird die Wirksamkeit des Prozesses hinsichtlich
der tatsächlichen Spülintensität bewertet. Diese
Information wird als zusätzliche Eingangsgröße für
ein vom BFI entwickeltes dynamisches Modell zur
on-line Beobachtung des aktuellen Prozesszustands
genutzt. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit in
der Vorhersage der Gehalte von Wasserstoff, Stickstoff,
Kohlenstoff, Schwefel sowie der Schmelzentemperatur
deutlich verbessern.
Bild 111 zeigt die Bedienoberfläche des Gesamtsystems.
Im linken Teil wird die aus der Bildverarbeitung
ermittelte aktuelle Größe des Spülflecks
(gelb eingefärbt) visualisiert. Rechts unten wird der
Verlauf der Spülfleckgröße dargestellt. Das Ergebnis
der Modellrechnungen hinsichtlich des aktuellen
Wasserstoffgehalts und der bisher aufgelaufenen
Temperaturverluste wird rechts oben angezeigt.
Improvement of vacuum degassing by means of
online measuring technology and dynamic modelling
to record and regulate ladle stirring
The vacuum ladle tank degassing or VD process
is used to remove carbon, hydrogen, nitrogen and
sulphur from the steel melt. The performance
of these metallurgical operations and the melt
temperature profile during the VD treatment
are influenced to a major extent by the intensity
with which the melt is stirred. If the stirring
intensity, which is generally set manually by the
operator, is insufficient, this can often result in
poor-quality batches.
To determine the stirring intensity, the melt
bath surface is monitored by an infrared camera
during vacuum degassing. With the help of suitable
online image processing, the effectiveness
of the process is assessed in terms of the actual
stirring intensity. This information is utilised
as an additional input variable for a dynamic
model developed by BFI for online monitoring
of the current process state. This considerably
improves the reliability of predictions regarding
the hydrogen, nitrogen, carbon and sulphur
content and the melt temperature.
Fig. 111 shows the user interface of the overall
system. In the left part of the illustration, the current
size of the open eye (coloured yellow) is visualised
as determined from the image processing system.
The progression of the open eye size is shown at the
bottom right. The results of the model computations
regarding the hydrogen content at that time
and the temperature losses that had occurred up
to that point are shown at the top right.
126 © VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH