Infrarot-Temperaturmessung in Eisengießerei

Kosteneffizient: Das Vorheizen von Eisenpfannen kontrolliert die Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguss GmbH mit Hilfe von T-Gage-Infrarotsensoren

Oft sind es einfache Lösungen, die große Effekte erzielen. So konnte die Eisengießerei der Friedrich Wilhelms-Hütte in Mülheim ihren jährlichen Gasverbrauch für das Vorheizen von Eisenguss-Pfannen um ein Viertel reduzieren – ganz einfach durch den Einsatz der richtigen Temperaturmesstechnik. Statt einer aufwändigen und teuren Pyrometer-Messung der Pfanneninnentemperatur setzt man auf effiziente Infrarotmessung an der Pfannenaußenseite.

  • Entlang der Produktionsstraße sind die T-Gage-Temperatursensoren unter der Fahrschiene des Krans montiert

  • In der Steuerkabine (oben rechts) sieht der Kran­führer alle Temperaturen der relevanten Pfannen

  • Schweres Kaliber: Die aktuellen Standorte aller Pfannen sind im Fertigungsleitsystem abrufbar

  • Der Ultraschallsensor löst die Temperaturmessung des Infrarotsensors (links) aus

  • Gasbrenner XXL: Vor den weißen Brennern werden die tonnenschweren Pfannen (rechts) erhitzt

  • Guido Günther, Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguss GmbH

Energieintensiver Eisenguss

Stahlschrott wird in Induktionsöfen eingeschmolzen und unter Zugabe von Kohlenstoff zu Eisen verhüttet. Aus den Schmelzöfen wird das flüssige Metall in sogenannte Pfannen gegossen, mit einem Kran transportiert und in die Gussformen gegeben. So entstehen die tonnenschweren Bauteile. Damit die Pfannen der Temperaturbelastung des 1.200 Grad heißen, flüssigen Eisens standhalten, sind sie mit Schamottesteinen ausgemauert. Allerdings muss der Temperaturanstieg langsam erfolgen, sonst wird die Schamottverkleidung der Pfannen beschädigt. Daher werden die Pfannen vor dem Eingießen mit großen Gasbrennern auf 800 bis 1.000 Grad vorgewärmt. 

Sparpotenzial beim Pfannenwärmen

Die Pfannen wurden lang auf Basis von Erfahrungs- und Schätzwerten vorgeheizt. Die Folge war ein monatlicher Erdgasverbrauch, mit dem man 50 Kleinfamilien in 100 Quadratmeter großen Wohnungen ein Jahr lang mit Gas für Warmwasser und Heizung hätte versorgen können. „Hier haben wir großes Energiesparpotenzial gesehen und deshalb nach einer Lösung gesucht, die den Gussprozess und die Temperaturen der einzelnen Pfannen punktgenau aufeinander abstimmt und damit das unnötige Vorheizen oder Warmhalten von Pfannen minimiert“, sagt Guido Günther, Betriebsleiter technische Unterstützung und Schmelzbetrieb.

T-Gage als günstige Lösung

Als Alternative zu einer kostspieligen Pyrometermessung stellte Turck eine Lösung mittels Infrarot-Temperatursensor vor. Statt ins Innere der Gusspfanne schaut der T-Gage-Temperatursensor von Banner Engineering auf die Außenwand der Pfanne und misst dort die Temperatur. Die angebundene Software schließt von der Außentemperatur auf die Temperatur an der Pfanneninnenfläche. Pro Messstelle kosten die Infrarotsensoren rund 700 Euro weniger als vergleichbare Pyrometer.

Zusammenspiel von Infrarot und Ultraschall

Sechs T-Gage-Infrarotsensoren M18TIP14Q sind an der Gießereistraße verbaut. Sie sind so montiert, dass der Kran mit den Pfannen stets an einem der Sensoren vorbeifährt, wenn sie benötigt werden. Neben jedem Temperatursensor befindet sich auch ein Ultraschallsensor von Turck (T30UXDBQ8). Dieser erkennt die Pfanne im Vorbeifahren und löst die Temperaturmessung aus.

Monatlich 25 % weniger Gasverbrauch

Das Analogsignal der Temperatursensoren und das Schaltsignal der benachbarten Ultraschallsensoren werden über Turcks Feldbus-Gateway BL20 per Modbus TCP an den Großrechner der FWH gesendet und dort vom Fertigungsleitsystem verarbeitet. Das System weiß genau, wann eine Pfanne benötigt wird. Der Kranführer hat die Temperatur aller Pfannen vorliegen und kann entscheiden, wann welche Pfanne gewärmt werden muss. Mit der so eingeführten Prozessoptimierung reduziert FWH allein im Eisenguss seinen Gasverbrauch für die Pfannenvorwärmung um 25 %.

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