24 Siemens Automationsnytt 1 | 2013

Reportage | Modernt elektrodregleringssystem optimerar produktionen

Säkerställd tillgänglighet på atomiseringsverket

Höganäs Halmstadverken, som gör atomiserat järnpulver genom att smälta skrot, behövde säkerställa tillgängligheten och produktionen och investerade i moderna elektrodregleringssystem till sin ljusbågsugn och skänkugn. Nu kan atomiseringsverket betydligt lättare optimera såväl produktion och drift som energi- och elektrodförbrukning.

I Halmstadfinnsettavvärldensstörstaatomiseringsverk, Höganäs Halmstad­verken.Därproducerarmetallpulvertill­

verkarenHöganäsAB–ettavSverigesäldstaföretag, inte att förväxla med keramiktill­verkaren Höganäs Keramik – atomiseratpulver. Det gör man genom att återvinnaskrotfrånframföralltfordonsindustrinsomsmältsochmedhjälpavvattenatomiseras,detvillsägaslåssönder,tillfint,fintpulversomskickas tillHöganäsförattbearbetasvidare.

Råvara: skrot. På Halmstadverken smältsskrotet i en så kallad ljusbågsugn medennominellkapacitetpåcirka60ton.Treströmledande grafitelektroder sänks nediugnen,strömslåspå–totaleffekt42MW–ochljusbågarnasomdåbildasgårmellanelektrodernaochskrotmetallenochsmäl­ter stålet.Detnuflytandestålethälls i enskänksommedhjälpaventraverslyftsövertill en skänkugn där ett kemiskt analys­

ochvaranvändarmässigtsvårtillgängliga.– För att veta hur man kan optimera

produktionenärdetviktigtattenkeltfåutrapporter,sägerHenrikBaaz.

Dags att byta.ElektrodregleringssystemetsomanvändestidigarevarettArcossystem,ettpc­baseratsystemfråndåvarandeVatronsomidagärenavdelninginomSiemensVAI,MetalsTechnologies, somerbjuder tekno­logier,lösningarochtjänsterförjärn­,stål­ochaluminiumproducerandeindustrier.

–ViövervägdeattuppgraderaArcosDOStillArcosWindowsmenkändeenriskmedpc­baseradreglering.Ettplc­baseratsystemharlängrelivslängd,sägerHenrikBaaz.

Beslut togs om att byta ut till ett plc­system.ValetstodmellanSiemensVAIochettmindreföretag.

– Siemens finns överallt i Sverige ochivärldenochvikanfåhjälpavlokalakon­sultfirmor här som har Siemenskunskap.Detärentrygghet.Dessutomharviredan

provtas,legeringartillsättseftersärskildareceptochtemperaturenregleras.

Gammalt system. Det gamla elektrodreg­leringssystemet som hydrauliskt reglerarelektrodernanedåtochuppåtinstalleradeskringmillennieskiftet.

– Grejerna började bli gamla, reserv­delar fanns inte enkelt tillgängliga ochkunskapsbristen var stor eftersom detvar ett gammalt system. Det blev en alltstörre driftsäkerhetsrisk och vi behövdesäkerställatillgänglighetenochproduktio­nen, säger Henrik Baaz, systemansvarigpåHöganäsHalmstadverken.

Hög risk.EnFMEA­riskbedömning,FailureModes and Effects Analysis, för leverans­säkerhet gjordes som visade på hög risk.Detgamlaregleringssystemetvardessutompc­baseratochkördesiDOS,vilketinnebaratt möjligheten till rapportkörning varbegränsad.Rapporterkördesutpådisketter

SKROTNISSAR. Krister Lennes, kund­ansvarig på Siemens, tillsammans med Höganäs Halmstadverkens Freddy Johansen, samordnare för ljusbågsugnen, och Henrik Baaz, systemansvarig, framför atomiserings­verkets råvara: skrot och briketter.

Varje smälta består av 50 ton skrot som smälts i en ljusbågsugn och sedan smälts ihop med legeringar efter specifika recept i en sekundär ugn, skänkugnen.

Siemens Automationsnytt 1 | 2013 25

lättillängligt för användarna. Förut fickmangånediettelrumochdrautrappor­ter, nu kan vi köra det från våra kontors­datorer via webbgränssnitt med SimaticWinCC/WebNavigator,sägerHenrikBaaz.

Eftersomdetärlättareattfåutrappor­ter, till exempel smältrapporter om smäl­tanochfasrapporteromantalgångermanhar kört ström från elektroderna, är detmycket enklare att veta vad som kan ochbör förbättras. Till exempel är det viktigtattinteköraförkortaströmtillförslarefter­som det bara slösar energi. Med bättretillgänglighetpådatanfårmanmerkuns­kap och kan se skillnaderna mellan olikakörningar och kan komma fram till bästa

Säkerställd tillgänglighet på atomiseringsverket

SiemenssystemsombyggerpåSimaticS7på traverser och sidosystem och vill inteharförmångafabrikat,sägerHenrikBaaz.

Det blev därmed Siemens VAI som fickuppdragetattbytautdetvåelektrodregle­ringssystemenförljusbågsugnenochskänk­ugnentillSimetalSimeltAC(ArcControl),ettplc­baseratelektrodregleringssystemfrånSiemensförljusbågsugnarsomärbaseratpåSimaticS7­400ochSimaticWinCC.

Specialister från kompetenscenter. Pro­jektetdrogigång2010.HöganäsHalmstad­verkenmonteradealltiförväg.Idecember2011komspecialisterfrånSiemenskompe­tenscenterförljusbågsugnarochsekundär­metallurgi i Legelshurst, Tyskland, ochgenomförde installationen och igångkör­ningenavljusbågsugnen.Densistainstalla­tionengjordesavverketsegnamedarbetare

ochifebruari2012varalltklart.– Det funkade i princip från första

smältan.Detärsköntmedsystemsomärtestade förut. Specialisterna som var härfrånkompetenscentretharjobbatimångaår med bara sådant här och var mycketgivmilda med sin kunskap. Det uppskat­tade vi mycket, säger Freddy Johansen,samordnareförljusbågsugnenpåHöganäsHalmstadverken.

Entilltvågångerperårbesökerspecia­listerfrånkompetenscentretanläggningenochkollaröversystemetförattsehurpro­duktionenkanoptimerasytterligare.

Enkelt köra ut rapporter.Meddetnyaelekt­rodregleringssystemet kan Halmstadver­kennuenkeltgåinochtittahursmältornaharkörtsochtautrapporterochstatistik.

– Det är jättesmidigt och mycket mer forts. nästa sida

TRENDKURVOR. Med Siemens elektrod­regleringssystem för ljusbågsugnar, Simetal Simelt AC, baserat på Simatic S7­400 och Simatic WinCC, tas trend­kurvor och livekurvor enkelt fram. För skänkugnen hade egentligen Simelt Micro, ett enklare elektrodreglerings­system, räckt men Höganäs Halmstad­verken ville ha likadana system till båda ugnarna för att förenkla med tanke på reservdelar och operatörsgränssnitt.

Foto

: Hög

anäs ATOMISERAT JÄRNPULVER. Höganäs säljer

inte bara pulver utan även kunskap om pulvret och dess egenskaper. Järnpulvret används främst till att sintra – pressa – kugghjul och metalldetaljer men även till bland annat järnberikning av mat, som järnpulver till svetspinnar och som flam­sprutningspulver.

TUFFA PÅFRESTNINGAR. Höganäs testavdelning har utvecklat och testat transmissions­kugghjul tillverkade med sinterteknik. Rallyföraren Ramona Karlsson testar Höganäs kugghjul i växellådan till sin rallybil och bevisar att Höganäs metallpulverteknologi och sinterteknik klarar tuffa påfrestningar. Fo

to: H

ögan

äs

HETA AFFÄRER. Siemens har särskilda system för elektrodreglering i ljusbågsugn och säljer även brännare och kompletta ljusbågsugnar.

Siemens erbjuder ett stort spektrum av automationslösningar för ljusbågs ugnar, från instrument- och processreglering och optimeringsmoduler upp till MES (Manufacturing Execution System), EMS (Energy Management System) och logistiksystem.

Den avgörande faktorn för säker och optimal styrning av en ljusbågsugn är den process­kunskap som utgör basen i de installerade modulerna. Den expertkunskapen finns samlad inom Siemens VAI, Metals Technologies.

De integrerade automationslösningarna anpassas och används för alla typer av ljus­bågsugnar och stålsorter, för nya likväl som för befintliga anläggningar oavsett ursprungs­leverantör av ugnen. Här följer några av de olika automationslösningarna.

26 Siemens Automationsnytt 1 | 2013

Modernt elektrodregleringssystem optimerar produktionen

Elektrodregleringssystem: Simetal Simelt AC (Arc Control), baserat på Simatic S7­400

Industri-pc: Simatic rack­pc

Busskommunikation: Profibus, DP/DP­kopplare

Hmi: Simelt HMI, Simatic WinCC/Web Navigator

Styrsystem i övriga delar: Simatic S5, S7­300

Installationsprodukter: Sentron dvärgbrytare 5SY

Höganäs HalmstadverkenHöganas AB tillverkar metallpulver med fabriker

och försäljningskontor över hela världen. I Sverige

finns huvudkontor med fabrik i Höganäs samt fabrik

i Halmstad, Höganäs Halmstadverken, som produ­

cerar atomiserat järnpulver som sedan vidare­

förädlas i Höganäs. www.hoganas.com

körsätt som ger både mer pulver per timmeochhögreenergieffektivitet.

–Detäriallrahögstagradönskvärtatthål­la ned både energiförbrukningen och grafit­elektrodförbrukningen, vilket är lättare attgöramedettmoderntsystemsomgerbättreregleringochbättretillgångpådata.Genomattfåuttrenderochrapporterärdetenklareatt optimera både produktionen, driften,energiförbrukningen och elektrodförbruk­ningen,sägerHenrikBaaz.

–Körningarnagårmycketfinarenu.Regle­ringenärmjukareochmerföljsam.Dessutomärenergiåtgångenlägreävenomviintesåhärtidigt kan säga exakt vad det beror på. Menhar man knackiga körningar säger det sigsjälvtattdetgåråtmerenergi,sägersmältareHans Andersson, som övervakar ljusbågs­ugnenfrånoperatörsrummet.n

forts. från föreg. sida

Siemens VAI Metals Technologies Siemens VAI, Metals Technologies med bas i Linz,

Österrike, är global marknadsledare inom tekno­

logier, lösningar och tjänster för järn­, stål och

aluminiumproducerande industrier och bygger hela

anläggningar med tjänster och lösningar för alla

produktionssteg. www.siemens-vai.com

SIMETAL MES – level 3-system

Siemens MES-system för stålproduktion, level 3-systemet Simetal MES, används för produktionsplanering och är uppbyggt av flera olika moduler som integreras till en enhet.

Tack vare ett standardiserat gränssnitt kan befintliga it­system, ERP och annan befintlig automa­tion integreras i Simetal MES. Vid framtida förändrade produktionsprocesser kan Simetal MES utökas med de funktioner som behövs.

Eftersom systemet är en standardprodukt har Simetal MES en låg livstidskostnad. Program­met har utvecklats för många användare och erfarenheter från systemets användning runtom i världen bidrar till ständig förbättring.

Data Management­modulen i Simetal MES sparar information om stålsort och produktions­process. Datan definieras som produktspecifik information och kan ändras av användaren utifrån förändrade förhållanden eller kundkrav. För att minska pappersanvändning och manuell inmatning av data kommer hela produktionsprocessen och modulerna som styr denna att vara integrerade.

Orderhanteringsmodulen importerar orderdata till Simetal MES från ett övergripande system. Ordern visas och om det behövs kan användaren lägga till information som saknas.

Simetal Siloc är en nyutvecklad logistikmodul. Lagring och uthämtning av tillsättsmaterial, mellanlagrade produkter i arbete eller färdig produkt tar mycket produktionstid och förlänger leveranstiden. Denna logistikmodul ger en optimerad lagerlogistik som ger stora fördelar genom att minska kostnaderna.

El och automation för ljusbågsugnar:

Ökad automationsgrad i stålproduktionenförbättrar produktiviteten

Siemens Automationsnytt 1 | 2013 27

Effektiv och hållbar stålproduktion

www.siemens.com/simetal www.siemens.com/metals-mining

SIMETAL Power – kraftförsörjning och nätkvalitet

Säker kraftförsörjning och hög nätkvalitet är två av kraven för att nå målen i produktionen.

Simetal Power­produkterna är enkla att använda och är kostnadseffektiva lösningar för alla krav. Oavsett om det gäller ställverk, transformatorer, reaktorer eller dynamiska faskompenserings­utrustningar säkerställer produkterna stabilitet i hela produktionsanläggningen.

SIMETAL EAF Optimization – level 2-system

Ett automationssystem för hela produktions-anläggningen ger standardisering genom hela anläggningen, vilket ger maximala produk-tionsresultat, maximal tillgänglighet samt en kostnadseffektiv och flexibel produktion genom att energi och råmaterial används intelligent.

Viktiga funktioner i level 2­systemet Simetal EAF Optimization är materialspårbarhet, taktning och omfattande kvalitetsuppföljning.

Level 2­systemet får data från produktions­planeringssystemet Simetal MES och ger konti­nuerlig grafisk vägledning för operatören vid respektive produktionsavsnitt. Systemet ger den viktiga processinformation som ger säker kontroll av produktionen.

Steel Expert utgör den omfattande grupp av metallurgiska processmodeller som ingår i Simetal EAF Optimization, vilka bidrar med dynamisk onlineoptimering. Steel Expert­modulerna tar alla process­ och kvalitetsrelaterade data i beaktande för att optimera produktionsprocessen.

SIMETAL Simelt – elektrodregleringssystem

Simetal Simelt är en helhetslösning för auto-matisk elektrodreglering i trefaselektriska ljusbågs- och skänkugnar. Simetal Simelt reglerar och justerar ljusbågarna dynamiskt och ser till att elektroderna används på mest effektiva sätt.

Sedan 2005 har Siemens levererat 130 nya Simelt­elektrodregleringssystem till stålproducenter världen över. Totalt finns idag över 300 system i drift. Systemet är uppbyggt av fem moduler som möjliggör bättre produktionsresultat, högre energieffektivitet samt minskar kostnaden per ton producerat stål.

Med det automatiska elektrodregleringssyste­met Simelt kan en ljusbågsugn integreras helt och hållet i produktionsanläggningens automations­system. Systemet reglerar och anpassar ljusbågen för optimal användning av elektroderna.

Den dynamiska regleringen ger en optimerad smältprocess med minskad energikonsumtion och optimal resursanvändning. De snabba, automatiska och optimala processerna ger minskade stopp­tider och högre produktivitet och den användar­vänliga lösningen ger grafiska rapporter som visar alla parametrar. Basmodulerna är Simelt AC

elektrod regulator, MDC (Melt Down Controller), NEC, CSM och FSM (Foaming Slag Manager). FSM detekterar den skummande slaggen i ljus­bågsugnen samt optimerar kolinjektionen.

SIMETAL RCB Temp

Simelt RCB Burner kan levereras med tempera-turmätningssystemet Simetal RCB Temp, som är lösningen för temperaturtagning utan fysisk kontakt med stålbadet.

Stålproduktion i en ljusbågsugn är beroende av noggrann temperaturkontroll, speciellt före urtappning av stålet. Allt fler ståltillverkare går ifrån manuell temperaturtagning med en öppen slaggdörr. RCB Temp kan mäta temperaturen flera gånger under ett kort intervall så att den optimala tidpunkten för urtappning kan bestämmas mer precist. Detta leder till att power­on­ och power­off­tiderna kan reduceras, vilket bidrar till högre ugnsproduktivitet.

SIMETAL RCB Burner

I ljusbågsugnen används panelbrännare för att smälta skrotet och röra om i stålbadet. Den nya panelbrännaren Simetal RCB Burner använder supersonicsyrgasinjektionsteknologi.

Tack vare brännarens vinkel till stålbadet samt längden på strålen är syrgasinjektion mycket mer effektiv än andra system för smältning av insats­materialet samt omrörning. Multipointsupersonic­syrgasblåsning ger en kraftig omrörning av stål­ badet, vilket leder till ett stålbad som är homo­gent vad gäller temperatur.

En innovation är att blandningskammaren är inbyggd i brännarmunstycket för att förbättra flammans stabilitet.

PROCESSINFORMATION. En vy som användaren ser.

MJUKARE REGLERING. Finare körningar och mindre energiåtgång konstaterar smältaren Hans Andersson som övervakar ljusbågsugnen från operatörsrummet på Höganäs Halmstadsverken, som 2012 lät installera ett nytt Simeltelektrod-regleringssystem i ljusbågsugnen och skänkugnen.

SPÅRBARHET. Simetal MES spårar smältorna och slutprodukten.