Rühren mit modulierten Wellen verringert den Energieverbrauch in Stranggießanlagen

Elektromagnetische Rührer (EMS) sind in Stranggießanlagen für Langprodukte heute praktisch nicht mehr wegzudenken. Sie verbessern die Stahlqualität und tragen zu einem gleichmäßigen, stabilen Produktionsprozess bei. Allerdings sind die elektromagnetischen Rührer auch die größten Stromverbraucher in einer Stranggießanlage. Hier senkt ein kleines, intelligentes Tool von SMS Concast den Stromverbrauch: das Modulated Wave Stirring, kurz MWS-System. Durch Modulation der elektromagnetischen Wellen senkt dieses System den Stromverbrauch beim Rühren um 30 Prozent und mehr.

Das MWS-System formt das von einem Rührer erzeugte elektromagnetische Feld. Die Amplitude und Frequenz des Stroms in den Spulen der Rührer werden so moduliert, dass bei gleicher Rührwirkung nur ein reduzierter Energieeintrag notwendig ist. Die Parameter für die Modulation werden mithilfe moderner Prozessanalytik ermittelt. Die modulierten „Wellen“ benötigen weniger Energie, was zu einer entsprechenden Stromeinsparung führt. Durch die Amplituden- und Frequenzmodulation (AFM) wird das übliche sinusförmige magnetische Feld in ein Mehrfrequenz-Magnetfeld umgewandelt.

Im flüssigen Stahl erzeugt dies eine größere Turbulenz. Die Temperaturverteilung wird gleichmäßiger, und das elektromagnetische Rühren wird hierdurch deutlich effizienter.

Bei der Modulation des Stroms für den elektromagnetischen Rühreffekt werden Amplitude und Frequenz des üblichen sinusförmigen Stroms auf der Grundlage eines eigens für diese Funktion entwickelten Algorithmus verändert. Als wesentliche Variablen gehen die Stahlsorte, die Querschnittsfläche und spezifische Prozessgrößen in die Berechnung ein.

In der Abbildung unten ist genauer dargestellt, wie CONSTIR-MWS in das Gesamtsystem integriert wird. Der Frequenzumrichter wird wie üblich über die Bedieneroberfläche (HMI) und das metallurgische Rezeptursystem eingestellt. Der CONSTIR-MWS-Controller generiert die Sollwerte für die Amplituden- und Frequenzmodulation (AFM) aus den Berechnungen des genannten Algorithmus. Diese Sollwerte werden anschließend an den Frequenzumrichter weitergeleitet, der daraus die entsprechende Modulation generiert. Ein vorhandener elektromagnetischer Rührer kann nun, ohne dass an ihm Veränderungen vorgenommen werden müssten, schnell und zuverlässig eine AF-Modulation durchführen, die die Rühreffizienz verbessert und gleichzeitig den Energieverbrauch senkt.

Der CONSTIR-MWS-Controller ist gleichzeitig mit der Bedieneroberfläche(HMI) und dem Rezeptursystem verbunden und kann je nach Stahlsorte bei Bedarf zu- oder abgeschaltet werden.

In der industriellen Anwendung kann CONSTIR-MWS an jeder Stranggießanlage mit Kokillen-, Strang- oder finalen Rührern nachgerüstet werden. Außer dem CONSTIR-MWS-Controller werden keine zusätzlichen Bildschirme, Schaltknöpfe oder mechanischen Einrichtungen benötigt. Bei sieben installierten CONSTIR-MWS-Systemen konnten im Betrieb und bei Versuchen durchschnittliche Energieeinsparungen von 35,4 Prozent nachgewiesen werden.

Angesichts der Tatsache, dass die elektromagnetischen Rührer vielfach die größten Stromverbraucher in einer Stranggießanlage sind, sind diese Einsparungen durchaus beeindruckend, garantieren sie doch einen sehr schnellen Return on Investment (ROI). Dies macht CONSTIR-MWS zu einer für jede Stranggießanlage sinnvollen technischen Ergänzung, die sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile bietet.