Hintergrund & Herausforderung
Beim Stranggießen wird durch die Stahlschmelzestandmessung im Gießgefäß die Gießgeschwindigkeit, das Schlackenübertragsrisiko und die Einschlußbelastung im Strang eingestellt. Durch Überfüllen werden Gießpulver und Schlacke in die Form gedrückt; zu niedrig laufend wird das Pfannendeckband freigelegt und die Schlacke in den Stahl geschleudert. Der Messpunkt selbst ist feindselig: Die Schmelzeoberfläche liegt über 1000 °C, bedeckt mit Gießpulver, wobei Strahlungswärme, Staub und Dampf durch die Tundish-Öffnung aufsteigen.
Floats und Kontaktsonden werden bei diesen Temperaturen innerhalb von Stunden verbraucht. Ultraschallsensoren verlieren das Echo in der Dampfwolke und werden durch den steilen Temperaturgradienten zwischen Sensor und Schmelze verzerrt. Das Stahlwerk benötigte eine kontinuierliche, berührungslose Lesung, die Monate des Gießens ohne manuelle Eingriffe überleben konnte.
Warum der KLD807 für die Messung des Niveaus von geschmolzenem Stahl
Der KLD807 ist ein 26 GHz FMCW RadarfüllstandmessgerätDie Hornantenne trägt eine Hochtemperaturdichtung und eine kontinuierliche Luftspülung, so dass die Linse staubfrei bleibt und der Flansch innerhalb seiner thermischen Grenze bleibt. Die Installation verwendete folgende Konfiguration:
- Betriebsfrequenz: 26 GHz (FMCW)
- Messbereich: 0-20 m (konfiguriert zu ungefähr 4 m für diesen tundish)
- Genauigkeit: ±2 mm unter stabilen Bedingungen
- Antenne: Hornantenne mit Hochtemperaturdichtung
- Maximale Prozesstemperatur: 200 °C an der Antennenbasis mit der Luftreinigungsverlängerung
- Ausgabe: 4–20 mA plus RS485 Modbus für die SPS
- Luftspülung: 5-10 L/min bei 4 bar, instrumentelle Druckluft
26 GHz wurde bewusst über 80 GHz gewählt. Bei einem Abstand von 4 m kauft der schmale Strahl einer 80-GHz-Einheit nichts, während die längere Wellenlänge von 26 GHz durch den Staub und den Dampf, der die Tundish-Atmosphäre füllt, weniger gedämpft wird.
Lösung & Installation
Der Sensor wurde an einer Halterung oberhalb der Tundish-Öffnung in einem Abstand von Abstand montiert, leicht abgewinkelt, so dass der Strahl die heißeste Zone vermeidet und gleichzeitig einen klaren Weg zur Schmelzeoberfläche hält. Eine Druckluftleitung speist den Spülring; die SPS empfängt sowohl das 4-20 mA-Analogsignal als auch das Modbus-Register und wendet ein Änderungsgeschwindigkeitsfilter an, um Dampfstöße abzulehnen.
Ergebnisse
Nach der Inbetriebnahme lief das System drei Monate lang kontinuierlich mit folgender Leistung:
- Messverfügbarkeit: über 99%
- Lesestabilität: ±2–3 mm beim Steady Casting
- Abweichung von einer Referenzlaserprüfung: unter 5 mm bei konstanter Temperatur
- Spüldüseninspektionsintervall: ein Monat, Düse noch klar
- Elektronikmodultemperatur: 45–55°C, innerhalb des Betriebsbereichs
Es wurden drei bis fünf momentane Fehlwerte pro Hitze beobachtet, die jeweils weniger als zwei Sekunden dauerten. Die PLC-Veränderungsrate-Logik lehnte sie ab. Kein Radar kann einen Dampfstoß von einem realen Pegeltransienten allein auf der Sensorseite trennen, so dass diese Filterung in das Steuerungssystem gehört. Für die Messung des Niveaus von geschmolzenem Stahl muss der Sensor mit dieser Logik gepaart werden, nicht allein vertrauenswürdig.
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Häufig gestellte Fragen
F: Kann Radar den geschmolzenen Stahlspiegel durch Schlacke und Dampf messen?
A: Ja. Ein 26 GHz FMCW Radar arbeitet durch die tundish Atmosphäre, während die Luftspülung die Antenne frei hält. Dampfausbrüche können immer noch momentane Spitzen verursachen, die die SPS filtert.
F: Warum 26 GHz statt 80 GHz?
A: Bei einem Abstand von 4 m bietet der schmale 80-GHz-Strahl keinen Vorteil, und 26 GHz wird durch den Staub und den Dampf, der die Tundish-Atmosphäre füllt, weniger gedämpft.
F: Wie ist die Antenne vor der Strahlungswärme geschützt?
A: Eine Hochtemperatur-Horndichtung sowie eine kontinuierliche Luftspülung bei 5-10 l/min und 4 bar. Die Halterung hält den Flansch bei oder unter 200 C.
F: Welches Signal erhält die Pflanzen-PLC?
A: 4-20 mA und RS485 Modbus gleichzeitig, beide auf den Tundish-Arbeitsbereich skaliert.
