Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt

Präsentation zum Thema: "Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt"—  Präsentation transkript:

1 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt
Kontinuierliche, flächendeckende Überwachung des Feuerfestverschleißes Autor: Dipl.-Ing. Steffen Böttger

2 Verschleißerscheinungen am Tiegelofen
Schlackeansatz Metall- zunge Penetration Spule Aus- waschung Feuerfestzustellung Verschleißerscheinungen am Tiegelofen

3 Hauptverschleißteil – feuerfeste Zustellung

4 Methoden der Verschleißerkennung am Rinnenofen
Methoden der Zustandserkennung des Feuerfestmaterials allgemeine Zustandsbestimmung Hot - Spot - bzw. Temperaturmessung elektrische Werte über Induktorzustand Restwandstärke-messung visuelle Kontrolle Kühlwassertemperatur- verlauf - Relation von Gewicht und Füllstand Thermoelemente Thermovision / Infrarotmessung - Liniensensoren SAVELINE Rinnendiagramm cos  Erdschlussüberwachung am Kühlzylinder nach SAVEWAY - Laserverfahren Methoden der Verschleißerkennung am Rinnenofen

5 Methoden der Zustandserkennung des Feuerfestmaterials
Isolationswiderstands-messung zwischen kontaktierter Schmelze und Spule (Erdschluss-überwachung) Widerstandsmessung zwischen kontaktierter Schmelze und Schirmelektrode Auswertung der elektrischen Betriebsdaten Kontinuierliche Verschleißüber-wachung nach SAVEWAY Warneinrichtung vor Schmelzendurchbrüchen

6 Feuerfestmaterial Spulenputz Spannungsversorgung Ofen Kühlwasser- widerstand Boden- elektrode (Antenne) Isolationswächter Prinzip der Erdschlussüberwachung zwischen kontaktierter Schmelze und Spule

7 Nachteile der herkömmlichen Signaleinrichtung
Folgende physikalische Einschränkungen sind dem Meßsystem auferlegt: ·  Eine Anzeige am System kann nicht eindeutig dem Verschleiß des Feuerfestmaterials zugeordnet werden. Da es sich um eine Messung zwischen Erde und Spule handelt, werden vom Isolationswächter alle Erdschlüsse angezeigt. Erdschlüsse können auch in der Spannungsversorgung des Ofens bzw. zwischen Spule und Ofenkonstruktion (Joche) auftreten. ·  Der Verschleiß des Feuerfestmaterials wird nicht kontinuierlich angezeigt. Grund dafür ist der Nebenschlusswiderstand des Kühlwassers und die elektrische Isoliereigenschaft kalter Keramik (Spulenputz / Dauerfutter). Erst bei unmittelbarem Kontakt zwischen Schmelze und Spule wird ein Durchbruchsignal gegeben. In solchen Fällen ist der Schmelzprozess sofort zu unterbrechen und ein Notabguss geboten. ·  Bei Unterbrechung des Kontaktes zwischen Bodenelektrode und Schmelze ist das System außer Funktion! Solche Unterbrechungen können bei Schlackeablagerung auf dem Boden oder durch Abschmelzen bzw. Oxydation der Bodenelektrode auftreten. ·  Bei der Sintercharge bzw. nach Reparaturen am Spulenputz / Sicherheitsfutter liegt aufgrund der Feuchtigkeit eine niederohmige Verbindung zwischen Spule und Erdpotential vor. Das System signalisiert daher Erdschluss bzw. Durchbruchgefahr. Daher können eine gewisse Zeit keine Rückschlüsse auf den Tiegelverschleiß bzw. nahender Schmelze gezogen werden. ·  In der Regel besitzen solche Induktionsüberwachungen keine Eigendiagnosefunktion. Daher sollte laut Bedienungsanweisung die Funktion manuell überprüft werden. Nachteile der herkömmlichen Signaleinrichtung

8 Feuerfestmaterial Spulenputz Schirmelektrode Spannungsversorgung Ofen Boden- elektrode (Antenne) Isolationswächter Isolationsüberwachung zwischen kontaktierter Schmelze und Schirmelektrode

9 Einfluss des Koppelspaltes auf die elektrischen Parameter
wäscht der Tiegel aus  Gesamtinduktivität des Ofens wird kleiner NF – Anlagen: mit Auswaschung wird cos (PWirk / PSchein) größer MF – Anlagen: mit Auswaschung wird f größer 65% Ausgangswandstärke % Ausgangswandstärke aber gleiche Änderung der elektrischen Parameter Nachteile: Unterschiedlicher Verschleiß kann zu gleicher Änderung der elektrischen Parameter führen Nur integraler Zustand wird erfasst (keine Schmelzenzungen) Auswertung elektrischer Betriebsdaten

10 Spezifischer elektrischer Widerstand
1010 Korundererzeugnisse Silikaerzeugnisse Schamotteerzeugnisse Chromoxidstein (30% Cr2O3) ZAC Material 109 108 107 106 Spezifischer elektrischer Widerstand [Ohm cm] 105 104 103 102 101 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Temperatur [°C] Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von Feuerfestmaterialien von der Temperatur

11 Geometrie und Temperaturprofil für drei Verschleißfälle
Zustellung Schmelze Spule Spulenputz 10  = 1570°C Spulen- putz A Fall 3 Spule Zustellung Fall 2 Fall 1 1600 1400 B 1200  = 80°C 1000 Temperatur [° C] 800 Elektroden- Platte mit Sensor- drähten 12 40 85 600 Fall 1: Wandstärke 85mm Fall 2: Restwandstärke 40mm Fall 3: Restwandstärke 12mm 400 200 Abszissenwert 0 mm entspricht: Oberfläche Spulenputz / Sensorort (Elektrodenplatte) -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Wandstärke [mm] Geometrie und Temperaturprofil für drei Verschleißfälle

12 Fall 1: Ausgangs-wandstärke 100% Rel = 74 000 k
Restwandung 15% vor den Elektroden Rel = 2 k Fall 2: Restwandung 50% vor den Elektroden Rel = 535 k Fall 4: Restwandung 50% mit zusätzlichem lokalem Schmelzen-vordringen bis auf 17% Restwandstärke Rel = 36 k < Am-2 Darstellung der Stromdichte (Messstrom) und der resultierenden Impedanzen für 4 Verschleißfälle

13 Kamm A Anschlussdrähte Kamm B Material 1 Material 2 Prinzipieller Aufbau einer Sensormatte und deren Installation im Induktionstiegelofen

14 Verschleißdarstellung auf dem SAVEWAY - System
Spule normaler Verschleiß Spulenputz / Dauerfutter Elektrodenplatte FF-Material Riss starke Auswaschung Zunge Verschleißdarstellung auf dem SAVEWAY - System

15 Prinzip SAVEWAY-System Generation III
Steuerungs- und Visualisierungs- einheit Messeinheit Prinzip SAVEWAY-System Generation III

16 SAVEWAY-System III. Gerätegeneration / Steuerungs- und Visualisierungseinheit (links), Messeinheit (rechts)

17 Darstellung des Verschleißzustandes auf dem Monitor

18 Feuerfestaufbau: 127 mm Stampfmasse MgO / Al2O3 spinellbildend Restwandstärke Anzeigestufen Neuzustellung Seg. 1 Seg. 2 Seg. 3 Seg. 4 Seg. 5 Seg. 6 Neuzustellung 1. Schmelze nach Neu- zustellung 127 mm grüne Stufen 63,5 mm gelbe Stufen 19 mm rot 0 mm 24. Juni 25. Juni 26. Juni 27. Juni 28. Juni 29. Juni 30. Juni 1. Juli 2. Juli Verschleißsignal an einem 3 t – MF – Ofen zum Schmelzen von Stahl- und Edelstahllegierungen

19 Verschleißsignal an einem 10t – MF – Tiegelofen zum Erschmelzen von Nickel – Basis – Legierungen

20 Verschleiß an zwei Induktionstiegelöfen
richtig angezeigt mittels SAVEWAY System

21 Schnitt durch die Zustellung eines Rinnenofens
Schmelze Oberofen Rinneninduktor Schnitt durch die Zustellung eines Rinnenofens Feuerfestmaterial Feuerfestmaterial Stahlwandung Stahlwandung 3. Betriebswoche 50. Betriebswoche Verschleißerscheinungen am Warmhalteofen

22 Schmelzentemperatur 1550 °C / freie Konvektion an der Außenwand
150 25 40 25 300 300 Temperaturprofil in der Gefäßwand für zwei Verschleißstadien

23 Spezifischer elektrischer Widerstand [Ohm cm]
Mess- system Durchmesser 3-4 mm Länge variabel 1010 Mantel (Außenleiter) Quarz Korund 109 10 8 Keramik Innenleiter Spezifischer elektrischer Widerstand [Ohm cm] 107 106 PTZ 105 Alkali- Silikatglas Porzellan 104 200 400 600 800 1000 1200 Temperatur [° C] SAVELINE Sensor zur Erkennung von Hot-Spots

24 keramische Faser Stahlmantel Sicherheitsfutter (Gießbeton) Arbeitsfutter SAVELINE-Sensor Anordnung von SAVELINE – Sensoren zur Überwachung der Gefäßwand eines Warmhalteofens

25 SAVELINE – Sensor im Halsbereich
Feuerfestmaterial Schmelze Sensor Wasserkühlung Halsbereich des Oberofens Induktorgehäuse Rinne Feuerfestmaterial SAVELINE – Sensor im Halsbereich

26 Verschleißbildschirm am Rinnenofen

27 Installationen von SAVELINE – Sensoren in der Praxis

28 links rechts 600 30 20 Verschleiß [%] Temperatur [°C] 500 10 400 05. Jan 10. Jan 15. Jan 20. Jan 25. Jan

29 Überwachung eines Flansches am Rinneninduktor
Induktor - oben 106 Induktor - unten Oberofenflansch Einfüllbereich 350 105 400 SAVEWAY Anzeige [°C] Rref. 450 104 500 103 06. März 09. März 12. März 15. März 18. März Überwachung eines Flansches am Rinneninduktor

30 5 2 1 4 7 6 3 8 Prinzipielle Anordnung der SAVEWAY Sensorelemente am Einguss des Rinnenofens

31 Historiebildschirm am Rinnenofen

32 - Kontinuierliche Messung der Restwandstärke während des Ofenbetriebes
Eindeutige Anzeige bei allen Arten des Verschleißes z.B.: Auswaschung, Penetration, Metallzungen usw. - Lokalisierung des Verschleißes auf den Ofenumfang Anzeige der Trocknung des Feuerfestmaterials - Sichere Überwachung der Sintercharge - Anzeige von Kühlwasserleckagen Keine Bodenelektrode / Antenne nötig Wechsel des Feuerfestmaterials wird kalkulierbar Schmelzverfahren und Zustellung können risikofrei optimiert werden Vorteile des SAVEWAY Systems

33 - Sichere Vermeidung von Anlageschäden und Spulendurchbrüchen
- Erhöhung der Sicherheit für das Anlagenpersonal und die Anlagen selbst - Erhöhung der Standzeit der feuerfesten Zustellung durch deren optimale Auslastung - Senkung der Kosten für Produktionsausfälle und Instandhaltung Betriebserfahrungen mit dem SAVEWAY System

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
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