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Zürich, 09. Oktober 2019

Ein revolutionärer Sensor für den Gießprozess

Messung des Badspiegelniveaus und der Gießpulverdicke verbessert die Produktqualität

Mit dem CONGAUGE LB 6755 kann die initiale Strangschalenbildung besser kontrolliert werden, da das tatsächliche Flüssigstahlniveau bekannt ist. Darauf basierend ermöglicht der neue Sensor zusätzlich einen geschlossenen Regelkreis für die automatische Gießpulverzugabe. So ermöglicht der CONGAUGE LB 6755 als kompakte Industrie-4.0-Applikation über den gesamten Gießprozess hinweg eine konstante Pulverschichtdicke. Als Resultat können so die metallurgischen Eigenschaften des Endprodukts deutlich verbessert werden.

Die genaue Kontrolle des Badspiegelniveaus und der darauf liegenden Pulverschichtdicke in einer Stranggießanlage ist Voraussetzung für ein gleichmäßiges Gießverhalten in der Kokille und eine optimale Produktqualität. Über die Messung des Badspiegelniveaus wird der Stahlzufluss in die Kokille kontrolliert. Eine korrekte und schnelle Badspiegelmessung ist ausschlaggebend für den stabilen Stranggießprozess. Das Gießpulver hat dabei viele Aufgaben: Es schützt den Stahl vor Oxidation, dient als aufgeschmolzene Schlacke zur Schmierung zwischen der erstarrten Strangschale und der Kokille, isoliert den Badspiegel (Meniskus) thermisch und sorgt für einen gleichmäßigen Wärmeaustausch zwischen Stahl und Kokille. Das ist wichtig, denn ein ungenügendes Aufschmelzverhalten des Gießpulvers kann zu schweren Gießfehlern bis hin zum Gießabbruch führen.

Herkömmliche Sensoren zur Messung des Badspiegels in der Kokille können bislang entweder nur das reine Flüssigstahlniveau oder ein Mischsignal als Kombination von Stahlund Pulverniveau in der Kokille messen. Um die zwei Niveaus separat zu erfassen, waren bisher zwei unabhängige Messverfahren mit unterschiedlichen physikalischen Prinzipien erforderlich. Die Lösung mit zwei Geräten führt jedoch zu hohen Kosten und erhöht den Aufwand für Instandhaltung und Messauswertung.

Der neu entwickelte Sensor CONGAUGE LB 6755 löst genau dieses Problem, da er als einzelnes Gerät beide Niveaus messen kann. Der Sensor eignet sich nicht nur für den Einbau in Neuanlagen, sondern auch zur Nachrüstung in bestehenden Anlagen. Vor allem Produzenten von Hochqualitätsstahl profitieren von dieser Neuentwicklung.

Verbesserte Kontrolle des Gießprozesses

Der neue radiometrische Multitasking-Sensor fußt auf der weitverbreiteten, schnellen und verlässlichen radiometrischen Messung des Gießspiegels, ermöglicht aber die gleichzeitige Bestimmung von Stahlniveau und Pulverschichtdicke in der Kokille (siehe Abbildung 2). Somit erlaubt er ein umfangreicheres Verständnis und eine verbesserte Kontrolle des Gießprozesses und trägt zu einer Erhöhung der Produktqualität bei.

Nach einem Proof of Concept durch SMS Concast wurde der neue Sensor CONGAUGE LB 6755 in enger Zusammenarbeit zwischen SMS Concast und Berthold Technologies entwickelt und zur industriellen Reife gebracht.

Erfolgreiche Anlagenversuche bei der Saarstahl AG und den Lech-Stahlwerken in Deutschland bestätigten die Leistungsfähigkeit des Sensors. Drei verschiedene Signale werden vom System ausgegeben: Das erste gibt das klassische Gießspiegelniveau einer radiometrischen Messung wieder, das 2. und 3. Signal zeigt das tatsächliche Stahlniveau und die tatsächliche Pulverschichtdicke in der Kokille an. Damit liegt ein kompaktes Messsystem mit einem Sensor vor, dass neben dem geschlossenen Regelkreis für die Gießspiegelmessung auch einen geschlossenen Regelkreis für handelsübliche Gießpulverzugabesysteme ermöglicht. Diese werden in der Regel auch heute noch mit offenen Regelkreisen gesteuert, da gerade die Messung der durch die Pulverzugabe veränderten Pulverhöhe schwierig ist. Mit dem CONGAUGE LB 6755 kann die Gießpulverzugabe nun jedoch verlässlich automatisiert und somit die Pulverhöhe auf dem Gießspiegel besser kontrolliert werden.

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Radiometrisches Messprinzip
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Das verbesserte radiometrische Messprinzip des CONGAUGE LB 6755 multikristallinem Sensor.
Summary

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass mit dem CONGAUGE LB 6755 die initiale Strangschalenbildung besser kontrolliert werden kann, da das tatsächliche Flüssigstahlniveau bekannt ist. Basierend auf den gewonnenen Informationen ermöglicht der neue Sensor zusätzlich einen geschlossenen Regelkreis für die automatische Gießpulverzugabe. So ermöglicht der CONGAUGE LB 6755 als kompakte Industrie-4.0-Applikation über den gesamten Gießprozess hinweg eine konstante Pulverschichtdicke. Als Resultat können mit CONGAUGE LB 6755 die metallurgischen Eigenschaften des Endprodukts deutlich verbessert werden.