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

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

2 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Spule Feuerfestzustellung Aus- waschung Penetration Metall- zunge Schlackeansatz Verschleißerscheinungen am Tiegelofen

3 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Hauptverschleißteil – feuerfeste Zustellung

4 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 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 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 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 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt FeuerfestmaterialSpulenputz Spannungsversorgung Ofen Boden- elektrode (Antenne) Isolationswächter Kühlwasser- widerstand Prinzip der Erdschlussüberwachung zwischen kontaktierter Schmelze und Spule

7 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 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 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt FeuerfestmaterialSpulenputz Spannungsversorgung Ofen Schirmelektrode Boden- elektrode (Antenne) Isolationswächter Isolationsüberwachung zwischen kontaktierter Schmelze und Schirmelektrode

9 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Einfluss des Koppelspaltes auf die elektrischen Parameter 65% Ausgangswandstärke 35% Ausgangswandstärke Unterschiedlicher Verschleiß kann zu gleicher Änderung der elektrischen Parameter führen Nur integraler Zustand wird erfasst (keine Schmelzenzungen) Auswertung elektrischer Betriebsdaten wäscht der Tiegel aus Gesamtinduktivität des Ofens wird kleiner NF – Anlagen: mit Auswaschung wird cos (P Wirk / P Schein ) größer MF – Anlagen: mit Auswaschung wird f größer aber gleiche Änderung der elektrischen Parameter Nachteile:

10 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von Feuerfestmaterialien von der Temperatur Korundererzeugnisse Silikaerzeugnisse Schamotteerzeugnisse Chromoxidstein (30% Cr 2 O 3 ) ZAC Material Temperatur [°C] 10 Spezifischer elektrischer Widerstand [Ohm cm]

11 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Spule A B Fall 3 Fall 2 Fall 1 Spulenputz Zustellung Schmelze Elektroden- Platte mit Sensor- drähten = 1570°C = 80°C Fall 1: Wandstärke 85mm Fall 2: Restwandstärke 40mm Fall 3: Restwandstärke 12mm Spule Spulen- putz Zustellung Temperatur [° C] Abszissenwert 0 mm entspricht: Oberfläche Spulenputz / Sensorort (Elektrodenplatte) Wandstärke [mm] Geometrie und Temperaturprofil für drei Verschleißfälle

12 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Fall 1: Ausgangs- wandstärke 100% R el = k Fall 3: Restwandung 15% vor den Elektroden R el = 2 k Fall 2: Restwandung 50% vor den Elektroden R el = 535 k Fall 4: Restwandung 50% mit zusätzlichem lokalem Schmelzen- vordringen bis auf 17% Restwandstärke R el = 36 k < Am -2 Darstellung der Stromdichte (Messstrom) und der resultierenden Impedanzen für 4 Verschleißfälle

13 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Prinzipieller Aufbau einer Sensormatte und deren Installation im Induktionstiegelofen Material 2 Material 1 Kamm B Kamm A Anschlussdrähte

14 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Zunge Riss FF-Material Elektrodenplatte Spule Spulenputz / Dauerfutter normaler Verschleiß starke Auswaschung Verschleißdarstellung auf dem SAVEWAY - System

15 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Prinzip SAVEWAY-System Generation III Messeinheit Steuerungs- und Visualisierungs- einheit

16 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt SAVEWAY-System III. Gerätegeneration / Steuerungs- und Visualisierungseinheit (links), Messeinheit (rechts)

17 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Darstellung des Verschleißzustandes auf dem Monitor

18 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 24. Juni25. Juni26. Juni27. Juni28. Juni29. Juni30. Juni1. Juli2. Juli grüne Stufen gelbe Stufen rot 127 mm 63,5 mm 19 mm 0 mm Seg. 1 Seg. 2 Seg. 3 Seg. 4 Seg. 5 Seg. 6 Neuzustellung 1. Schmelze nach Neu- zustellung Restwandstärke Anzeigestufen Feuerfestaufbau: 127 mm Stampfmasse MgO / Al 2 O 3 spinellbildend Verschleißsignal an einem 3 t – MF – Ofen zum Schmelzen von Stahl- und Edelstahllegierungen

19 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Verschleißsignal an einem 10t – MF – Tiegelofen zum Erschmelzen von Nickel – Basis – Legierungen

20 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Verschleiß an zwei Induktionstiegelöfen richtig angezeigt mittels SAVEWAY System

21 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Rinneninduktor Oberofen Schmelze 3. Betriebswoche Feuerfestmaterial Stahlwandung 50. Betriebswoche Feuerfestmaterial Stahlwandung Schnitt durch die Zustellung eines Rinnenofens Verschleißerscheinungen am Warmhalteofen

22 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Schmelzentemperatur 1550 °C / freie Konvektion an der Außenwand °C 200 °C 350 °C 400 °C 450 °C 500 °C 550 °C 700 °C °C 1100 °C 1300 °C1500 °C 1200 °C 1000 °C 800 °C 600 °C 400 °C Temperaturprofil in der Gefäßwand für zwei Verschleißstadien

23 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt SAVELINE Sensor zur Erkennung von Hot-Spots Mess- system Mantel (Außenleiter) Innenleiter Keramik Durchmesser 3-4 mm Länge variabel Temperatur [° C] 10 7 Spezifischer elektrischer Widerstand [Ohm cm] Alkali- Silikatglas PTZ Porzellan Quarz Korund

24 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt SAVELINE-Sensor Stahlmantel keramische Faser Sicherheitsfutter (Gießbeton) Arbeitsfutter Anordnung von SAVELINE – Sensoren zur Überwachung der Gefäßwand eines Warmhalteofens

25 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt SAVELINE – Sensor im Halsbereich Feuerfestmaterial Wasserkühlung Halsbereich des Oberofens Induktorgehäuse Rinne Schmelze Sensor

26 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Verschleißbildschirm am Rinnenofen

27 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Installationen von SAVELINE – Sensoren in der Praxis

28 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 05. Jan links rechts Verschleiß [%] 25. Jan20. Jan15. Jan10. Jan Temperatur [°C]

29 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt 06. März09. März12. März15. März18. März SAVEWAY Anzeige [°C] R ref Induktor - oben Induktor - unten Oberofenflansch Einfüllbereich Überwachung eines Flansches am Rinneninduktor

30 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Prinzipielle Anordnung der SAVEWAY Sensorelemente am Einguss des Rinnenofens

31 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Historiebildschirm am Rinnenofen

32 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt - 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 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt - 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 Deutscher Formermeister Bund e.V. Ortsverein Isselburg-Bocholt Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Wünschen Sie weitere Informationen? SAVEWAY GmbH & Co. KG Tel:+49 / Fax:+49 /


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