當(dāng)一個(gè)公司在市場上成立超過200年后，它當(dāng)然知道何時(shí)做出一些改變以保持競爭力，否則該公司不一定能夠活著看到它的200周年紀(jì)念日。位于魯爾區(qū)米爾海姆的FriedrichWilhelms-Hütte(FWH)鑄鋼廠即是這樣的公司，自1811年始該廠即在魯爾河畔生產(chǎn)鐵與鋼，目前有700多名員工。鑄鐵與鑄鋼在兩個(gè)公司分開進(jìn)行，因?yàn)槎叩纳a(chǎn)工藝有很大的不同。鑄鋼區(qū)有一系列重量約達(dá)5噸的鑄造部件產(chǎn)品。鑄鐵區(qū)的最小鑄件為10噸，最重的達(dá)到甚至超過200噸。像鑄鋼模具或其他鋼制件的鑄鐵件，通常分塊單獨(dú)生產(chǎn)或采用一系列小部件組合。最近提供給磨礦廠的一個(gè)140噸重的機(jī)器部件鑄件即是該廠產(chǎn)品中較大的鑄件。

能源密集型的鑄鐵生產(chǎn)

鑄鐵是一個(gè)能源密集型工業(yè)部門：鋼廢料在感應(yīng)爐中熔化，通過加入碳冶煉成鐵；將該液態(tài)金屬從爐中倒入鋼包，使用起重機(jī)運(yùn)輸并倒入鑄模中，最終生產(chǎn)出重達(dá)幾噸的部件。對(duì)于普通人來說，鋼包看起來像一個(gè)大鍋，為抵抗1200°C液體的熱輻射需采用耐火泥襯里。陶瓷制的石頭可抵抗住高溫。但是，這只有在溫度緩慢升幅的情況下有效，否則襯在鋼包上的耐火泥就會(huì)損壞。煉鋼工人必須確保不能將1200°C的液體倒入冷鋼包中，在倒入鐵水前，鋼包需使用氣爐保溫，控制在800至1000°C。

節(jié)約潛在的鋼包加熱能量

長久以來，鑄鐵車間都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算鋼包的保溫時(shí)間，正如工廠的技術(shù)支持與冶煉經(jīng)理GuidoGünther對(duì)以前鑄鐵車間的描述那樣：“工人組長將手放在鋼包上猜測需要加熱多久，如果他不在，在澆鑄之前鋼包就會(huì)一直在加熱器中加熱數(shù)個(gè)小時(shí)。”這樣的結(jié)果造成該工廠每個(gè)月浪費(fèi)的天然氣足夠向50戶100平方米公寓住戶提供長達(dá)1年的熱水與供暖。

Günther繼續(xù)說：“我們意識(shí)到我們可以節(jié)約很多，因此我們開始尋找一個(gè)可以精確符合鑄造過程及各個(gè)單獨(dú)鋼包溫度的解決方案，這樣就可保證保溫或加熱鋼包所需的能量達(dá)到最小。”FWH需要尋找這樣一個(gè)系統(tǒng)，它可以顯示正在進(jìn)行以及即將進(jìn)行的生產(chǎn)，同時(shí)還可以監(jiān)測鑄鐵車間中的所有鋼包，包括它們的位置與溫度。FWH中負(fù)責(zé)此項(xiàng)目的工程師最初想采用高溫計(jì)測量鋼包溫度，該裝置采用電子方法通過與顏色表對(duì)比一件物品的顏色來確定它的溫度。對(duì)于灼熱的陶瓷材料這一方法非?？煽恳卜浅＞_。但是，在鑄鐵過程中使用高溫計(jì)相對(duì)而言比較昂貴，安裝起來也比較麻煩，傳感器必須安裝到一個(gè)合適的位置，這樣才可以在內(nèi)部觀察以確定溫度。

采用紅外傳感器這種替代方案

圖爾克向FWH推薦了一種使用紅外傳感器的替代解決方案。與內(nèi)部測量鋼包溫度不同，圖爾克T-Gage溫度傳感器在鋼包外表面使用并測量其溫度，配套軟件利用外部所測溫度能夠確定出鋼包內(nèi)表面的溫度。這種外推溫度法的精度控制在15°C內(nèi)，對(duì)于這種應(yīng)用來說精度已經(jīng)足夠了。除了實(shí)施起來比較簡單以外，圖爾克方案的關(guān)鍵優(yōu)勢在于價(jià)格更加便宜：對(duì)于每一個(gè)測量點(diǎn)，紅外傳感器的花費(fèi)比高溫計(jì)的花費(fèi)低700歐元。工廠經(jīng)理說：“相比于昂貴、笨重的高溫計(jì)方案，圖爾克的紅外傳感器給我們提供了一種更為高效的溫度測量手段。”

6個(gè)M18TIP14QT-Gage紅外傳感器安裝在鑄造線上，合理安裝它們的位置使得吊著鋼包的起重機(jī)在使用前都能經(jīng)過其中一個(gè)傳感器。在各溫度傳感器的位置也各安裝了一個(gè)圖爾克超聲波傳感器（T30UXDBQ8），用于探測鋼包的移動(dòng)并觸發(fā)溫度測量過程。起重機(jī)駕駛員使用鋼包編號(hào)與駕駛室中的控制面板辨認(rèn)起重機(jī)吊起的鋼包。操作面板呈現(xiàn)出所有鋼包的位置與溫度，提供給起重機(jī)駕駛員所有需要的信息以防不必要的加熱能量損失。

每月減少25%燃?xì)庥昧?/p>

溫度傳感器的模擬信號(hào)與鄰近的超聲波傳感器的開關(guān)信號(hào)使用圖爾克的BL20總線網(wǎng)關(guān)通過ModbusTCP傳送至FWH的主機(jī)，并由生產(chǎn)管理系統(tǒng)處理。該系統(tǒng)可精確判斷何時(shí)需要對(duì)鋼包保溫或加熱。起重機(jī)駕駛員能夠看到所有鋼包的溫度，并可決定哪個(gè)鋼包及何時(shí)需要加熱。冷鋼包比剛使用過的鋼包需要更多的加熱時(shí)間。

這一優(yōu)化工藝使FWH在鑄鐵這一項(xiàng)中即可將加熱鋼包所消耗氣量降低了25%，該節(jié)省潛力也令聯(lián)邦德國環(huán)境部長印象深刻，該部門在2012年度環(huán)境創(chuàng)新計(jì)劃中資助了該項(xiàng)目，資金的應(yīng)用與批準(zhǔn)花費(fèi)了一些時(shí)間。Günther回憶說：“在圖爾克的支持下，實(shí)際的技術(shù)澄清完成的非常快，也很順利。在選擇正確的超聲波傳感器時(shí)，我們一定程度上錯(cuò)誤地估計(jì)了傳感器與鋼包間的距離。當(dāng)我向圖爾克要求提供一個(gè)適應(yīng)于該距離下的替代裝置后，兩天內(nèi)它就到了我的案頭。”在選擇傳感器時(shí)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)者并未考慮到對(duì)于較小的鋼包，傳感器與鋼包間的距離會(huì)有所增加。

圖爾克也可直接為T-Gate溫度傳感器提供合適的維護(hù)附件。專用金屬套筒就是傳感器的附件，它可填充壓縮空氣以吹去傳感器前面的灰塵。對(duì)于光學(xué)傳感器來說，清除灰塵是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作。

展望

在FriedrichWilhelms-Hütte的鑄造廠還有其他潛在的可節(jié)省能耗的地方，將來，鋼冶煉過程的自動(dòng)化程度也會(huì)更高。若那時(shí)需要高效的溫度測量，鑄鐵生產(chǎn)中的成熟經(jīng)驗(yàn)將會(huì)非常有益。

燃?xì)鉅tXXL：鋼包（右）重若干噸，在白色氣爐前加熱。

高水平技術(shù)：目前所有鋼包的位置可以傳送到生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

控制轎廂中的起重機(jī)駕駛員可觀測到所有相關(guān)鋼包的溫度。

超聲波傳感器觸發(fā)紅外傳感器測量溫度。

“相比于昂貴、笨重的高溫計(jì)方案，圖爾克的紅外傳感器可以更加高效地測量溫度。”

——GuidoGünther，F(xiàn)riedrichWilhelms-HütteEisengussGmbH