23948sdkhjf

Revolutionerande ugnsövervakning

| Av Jesper Gunnarsson | Tipsa redaktionen

Med hjälp av radar kan Sandvik i realtid mäta temperatur, längdutvidgning och fasövergångar i fyra ton tunga stålämnen. Projektet ska nu spridas över Sverige för att spara energi och leda till jämnare produktkvalitet.



bildtext: I förgrunden syns Patrik Ottoson, vd för Radarbolaget, och i bakgrunden Fredrik Sandberg, forskningsansvarig för stål- och varmvalsverk. (Foto: Jesper Gunnarsson)

På ugn 62 i Sandviks valsverk sitter 37 radarsensorer som övervakar driften inne i ugnen.

– Radarsensorerna gör att vi kan se hur stålämnena kröker sig på grund av ojämn uppvärmning. Med sensorerna har vi eliminerat en säkerhetsrisk och ökat produktiviteten, säger Peter Andersson, ansvarig för varmbearbetning och färdigställning på den del inom SMT, Sandvik materials technology, som producerar råämnen.

Tidigare kunde stålämnena nämligen fastna inne i ugnen.

– Då blev det som plockepinn med fyra ton tunga stålämnen. Det krävs flera dagars driftstopp för att reda ut alltihop, säger Peter Andersson.

Temperaturen ska upp till 1300ºC. Uppvärmningen sker med gasol från väggarna. När stålets ovansida blir varmare än undersidan skiljer sig längdutvidgningen i olika delar av ämnet. Stålet böjer sig, eller ”kröker rygg”, som de säger på Sandvik. När temperaturen utjämnas lägger det sig ner igen, men kan då trycka ihop ugnsbäddens fasta och rörliga delar så att det blir stopp.

Sandvik tog in teknisk expertis för att lösa problemet. För att kunna se vad som händer inne i ugnen behövde de en teknik som kunde se igenom halvmetertjocka tegelväggar. Värmekameror fungerar mindre bra på grund av all diffus värmestrålning. Snart började man intressera sig för radarteknik, som penetrerar dielektriska material, alltså material som inte leder elektricitet.

Det visade sig att den radarteknik som fanns på marknaden var outvecklad och dyr, så tillsammans med Sandvik tog de fram en radarlösning för ugnsövervakning. Idag bedrivs verksamheten i Radarbolaget, som har fem anställda.

Genom att installera 37 sensorer med både sändare och mottagare kan de analysera drygt 100 mätpunkter i ugnen. Teoretisk sett kan sensorerna kombineras för att mäta betydligt fler mätpunkter, 684 stycken. Högre upplösning kan ge mer information om processerna i ugnen, och tekniken är på väg dit.

– Alla mätpunkter är inte meningsfulla eftersom de blir dubblerade på vissa positioner. Det som är unikt med vår lösning är att vi med digital bredbandsradarteknik kan sända radarvågor med låg effekt och kombinera vilka sensorer vi vill, säger Patrik Ottoson, vd på Radarbolaget.

Det ligger nära till hands att misstänka att strålningen är farlig. I själva verket är den bara en tusendel av en mobiltelefons strålning.

Antennen är ett kvadratiskt grönt kretskort med ungefär 20 centimeters sida. Eftersom radarn tränger igenom keramer så har kortet kapslats in med centimetertjock aluminiumoxid. Prylarna kyls med luft och har försetts med ett övertryck. Varenda litet järnfilsspån som tränger in kan förstöra komponenterna.

I princip räcker det med en tunn folie för att radarvågen inte ska kunna ta sig igenom. Därför har man varit tvungen att ta bort ugnens plåtskydd för att kunna installera sensorerna.

Ett problem är att rökgasreningen och värmeväxlare på ugnens ovansida sätter gränser för var sensorerna kan placeras. Ett annat är ugnens bärande stålbalkar.

– Vi får helt enkelt anpassa oss och placera dem där det är praktiskt möjligt, men oftast brukar det finnas gott om utrymme, säger Patrik Ottoson.

I början placerades sensorerna på ovansidan. Nu finns det även åtta sensorer på sidorna.

– Vi kan alltså se längdutvidgningen hos de olika stålämnena. Genom att jämföra med referenskurvan för legeringens längdutvidgning med avseende på temperaturen vet vi när de är färdigbakade och kan fortsätta valsas, säger Fredrik Sandberg, forskningsansvarig för stål- och varmvalsverk.

När radartekniken används för att mäta längdutvidgning är upplösningen 0,1-1 mm. De tio meter långa ämnena förlängs med ungefär tio centimeter. I de referenskurvor som Sandvik och Radarbolaget mätt för stålämnena kan de se ojämnheter i kurvan. Det beror på att längdutvidgningen inte är linjär, eftersom materialet kan genomgå olika fasomvandlingar.

– Det här öppnar upp för en rad olika tillämpningar. Vi kan exempelvis använda fasomvandlingen som en referenspunkt för temperaturen i ugnen, säger Fredrik Sandberg.

Från att ha löst problemet med fyra ton stålämnen som fastnar huller om buller i ugnen ska arbetet förmodligen fortsätta i form av ett energisparprojekt. Radarbolaget, Sandvik, Ovako, SSAB och Aga har skrivit en gemensam forskningsansökan.

Tidigare lät Peter Andersson och hans kollegor stålämnena ligga i ugnen lite längre, för säkerhets skull. Nu vet de exakt när stålet är klart för valsning. Temperaturen kan nämligen mätas med någon grads noggrannhet.

Det finns 30 ugnar i liknande storlek i Sverige. Bara i gasolbesparing beräknas den nya radartekniken kunna spara 123 GWh per år. Dessutom tillkommer produktivitets- och kvalitetsvinster.

JESPER GUNNARSSON

Fakta: Valsverksugnar

Ugnen är nästan kvadratisk, 14x15 meter, för att kunna rymma de över tio meter långa stålämnena som också kallas billets och slabs. Uppvärmningen behövs för att höja temperaturen hos stålämnena som hunnit kallna under den föregående valsningsprocessen: de ska valsas ännu mer.

I vanliga fall brukar ståltillverkare öppna hela gaveln, men eftersom ämnena är smala och långa, räcker det med att skicka in dem genom ett litet hål från sidan. Inne i ugnen stegas ämnena in i ugnen med hjälp av den rörliga delen av bädden.

Fakta: Radarteknik

Centerfrekvens: 2 GHz

Vinkel: 90–100.

Våglängd: 15 cm

Mättid: 5 ms

Upplösning: 0,1–1 mm för relativ avståndsbestämning (kända föremål där ursprungspositionen varit känd.) 1–2 mm för absolut avståndsbestämning. Radarupplösning: På grund av interferens måste två föremål befinna sig 10–15 cm ifrån varandra, annars sammanfaller vågorna.

Artikeln har tidigare varit införd i Process Nordic nr 12 2013
Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)

Mest läst

Startsidan just nu

Kinesisk cyberattack mot SKF

Vi önskar dig en skön sommar!

Vi tar semester i juli och är tillbaka med nyhetsbrev och daglig nyhetsuppdatering i augusti.

"Vi var inte redo för AI"

12 år efter tillståndet är villkoren fortfarande inte klara

Kolfiber gör vätgas av avloppsvatten

Metanol från Perstorps restströmmar

Nyhetsbrev

Högsta malmproduktionen någonsin

Arkiv

Ortsbor plågas av brukets nya maskin

Plus

AI skapar morgondagens superjäst

Banar väg för svensk livsmedelsindustri

Hur kan ny teknik lösa livsmedelsindustrins utmaningar? Det blir den avgörande frågan på den nya mötesplatsen Nordic Food Industry.

Plus

Lignin + cellulosa = kolfiber

Lättvikt blir en allt viktigare egenskap särskilt inom fordonsindustrin vilket öppnar upp för kolfiber. Dagens kolfiber är dock ofta fossilbaserad vilket knappast är förenligt med framtidens material utan många tittar på bioråvaror, som att göra kolfiber från lignin och cellulosa.

Plus

Mäta rätt ska vara lätt

En processindustri består ofta till stor del av rör för transport av vätskor eller gaser och flödesmätning är därför a och o, men det finns många varianter. Vi har tittat närmare på mätarna.

Han blir ny affärsområdeschef för Iggesund Paperboard

Förvärvar för 21 miljoner euro

Lämnat underlag för bedömning om hållbar biomassa

Ännu mer pengar till vattendraken

Etanol är världens ledande hållbara drivmedel

Produktionen av hållbar etanol ökade med 7,7 procent 2018 och står nu för 73 procent av världsmarknaden för biodrivmedel. Kemi- och biodrivmedelsföretaget Sekab betonar att etanol har potential att kraftigt sänka utsläppen i Sverige och bidra till att fasa ut vårt oljeberoende.

Norsk gruvdrift på havsbotten

Skadeståndskrav mot Boliden avvisas av HD

Preemraff utrymt efter svavelläcka UPPDATERAD

"Svenska företag måste engagera sig"

Stora Enso öppnar för besök i sommar

Nu öppnar kommunen för expansionen

Oljeriggoperatör i konkurs

Går från Holmen till Boliden

Nu ska de utvinna naturgas i Sverige

"Gruvorna kommer undan för billigt"

Papperstillverkaren fortsätter vara hållbar

Högsta domstolen får avgöra tillståndet

Svenska industriföretag redo för 5G

Oljeutsläpp hos pappersbruket

Beslut skjuts upp - nu planeras för nästa raffinaderi

Vid Biobase visas ny teknik för tillverkning av ligninolja

Klimatneutral cementindustri

Gruvornas roll i en hållbar framtid

Ny förening för standardiserat datautbyte

Se alla Företagens egna nyheter

Vad gör vi på Balluff?

Hur mycket läser du?

Affärsområdesansvarig till Ferroman Engineering AB, Göteborg

Var rädd om dig i Sommarsverige!

Följ med Wexoe till Rockwell Automation TechED i München 21-24 oktober 2019

RS Components får distributionsrättigheter för passiva komponenter från Yageo

Hygienisk , exakt och robust tryckgivare - JUMO TAROS S46 H

Vad är kopplingen mellan Industry 4.0 och IO-Link?

R 5 0760 A PLUS den intelligenta vakuumpumpen med integrerad frekvensomvandlare

När det krävs stor noggrannhet är avståndsmätare rätt val!

RS Components lanserar en serie kompakta industriella kontaktdon för hög överföringshastighet

RS Components lanserar en ny serie DC-DC-omvandlarmoduler med hög effekttäthet

RS Components presenterar ny och mycket prisvärd PoE-testare från Fluke Networks

Vilka är fördelarna med elektrisk drivteknik?

Följ med Wexoe till Rockwell Automation Fair i 18-21 November 2019

Alitea-varumärket firar 40 år!

RS Components lanserar USB- och AV-kablar från RS PRO

Uppfyll de höga kraven inom livsmedelsindustrin med IO-Link-lösningar från Balluff!

Öka effektivitetsnivån och kvalitén i era automationsprocesser!

Möjlighet att ha översikt på temperaturen i många olika applikationer samtidigt, går det?

Tillförlitlig information av era automationsprocesser i realtid!

Välj rätt bland våra belysningsmetoder!

RS Components introducerar en IoT-utvecklingssats med Bluetooth® Low Energy...

Exakta positioner med pneumatiska cylindrar!

RS Components lancerar Hartning kontaktdon med påmonterad anslutningskabel

Sänd till en kollega

0.194