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)
Startsidan just nu

Man svårt skadad på stålverket i natt

Miljardinvesteringen överklagas av Naturvårdsverket

Nu kan avloppströmmarna bli biogas

Svensk fluffmassa ges bort

Produktionspremiär för solenergiföretaget

Plus

Växla upp och växla ned

Att använda transportskruvar för att flytta råmaterial är många gånger ett effektivt sätt. Det gäller då att tänka till kring hur transmissionen av kraften sker från motor till skruv. Vi har tittat närmare på hur Fågelfors pelletsfabrik löst utmaningarna.

Nyhetsbrev

300 jobb försvinner från bruken

Arkiv

Världens största raffinaderi sprängt

Svenskt företag bygger pilot under havet

Ministern vill stoppa all kärnkraft

Plus

Utnyttja gruvorna smartare

Att utnyttja befintliga gruvor mer optimalt vill många. Allt fler blir även intresserade av att försöka utvinna mer ur nedlagda gruvor eller kanske från det gruvavfall som deponerats genom åren. Process Nordic presenterar här några exempel på vad som är på gång inom området.

"Automation är oerhört viktig för svensk industris konkurrenskraft"

Stopp hos kärnkraftverken

Ringhals invaderat - av musslor

Övervakar processanläggningar på distans

Får sitt största kontrakt någonsin

Byggstart för världsunik fabrik

Bli den mest avancerade, automatiserade och flexibla fabriken inom robotindustrin globalt.

Storföretagens datatrafik avlyssnad

Spana in det senaste på Water & Waste

En helt ny mässa i nyinvigda lokaler men det viktigaste är att det nu skapas en mötesplats för alla med intresse inom avfall, återvinning eller vattenhantering.

Plus

Bättre luftning med ny teknik

Vi har talat med Johan Eriksson som efter att ha arbetat med olika typer av luftare i många år tröttnade på att de inte alltid är så effektiva och utvecklade en ny typ som nu har testats i skarpt läge.

Permitterar 300 anställda

Avmattning för leverantörer till oljeindustrin

Kris för återvunnet papper

Varför händer inget med Industri 4.0?

Ny forskning om skiftarbete

Bruket räddas trots koncernens storvarsel

Plast av jäst

Svagare resultat för oljebolaget

Minskade beställningar från offshore ger varsel

Arbetsmiljöverket utreder explosionen

Regeringen vill veta mer om AI

ABB hjälper kraftbolag i Brasilien

Köp bälgen på nätet

Vill starta gigantisk batterifabrik

Metallföretag får böter

De tjänar miljoner på utsläppsrätter

Se alla Företagens egna nyheter

En lösning för att upptäcka blanka och reflekterande föremål!

För alla oss som tycker om choklad!

Nyttja den information du redan har i er produktion!

Låt oss på Balluff lysa upp din dag!

RS Components lanserar en värmekamera i fickformat från Fluke

Varför du bör använda dig av RFID-teknik!

Tre sätt att konfigurera en splitter och nyttja kraften i stift 2!

Hur god spårbarhet har du?

Se oss på Balluff som er Bodyguard för era processer!

Anmäl er till kostnadsfritt JUMO webinar inom ph-mätning och mätteknik- 3 september

Hur du väljer de bästa belysningsteknikerna för din maskinvision!

Träffa oss på EURO EXPO i Värnamo

EMC probelm i industriella nätverk

Lindh Automation - Fit4PROFINET package

Spåra, identifiera, blippa - klart!

Hur revolutionerar IO-Link den totala utrustningens effektivitet?

Hur snabbt kan ni ändra format i er tillverkningsprocess?

Förberedd för industri 4.0: Ny lamellvakuumpump med tryckreglering

Nivåavkänning och meddelanden till logistikpartner!

RS Components får utmärkelse av TDK-Lambda

Balluff har tilldelats en utmärkelse!

RS Components lanserar labbaggregat med automatisk anpassning av strömstyrk...

RS Components lanserar lättanvända oscilloskop från Tektronix för felsökni...

Vad gör vi på Balluff?

Hur mycket läser du?

Sänd till en kollega

0.126