Ausgangssituation:

Die Entwicklung einer Schmelze hinsichtlich Temperatur und chemischer Analyse während der Flüssigstahlerzeugung lässt sich im Allgemeinen nur indirekt (z.B. über Abgasanalyse) oder punktuell nach Unterbrechung des Behandlungsprozesses (z.B. mittels Themoelementmessung oder Probennahme und Laboranalyse) beobachten. Die Prozessführung basiert dann in der Regel auf Verfahrensvorschriften und Behandlungsschemen mit qualitätsabhängigen Sollwertvorgaben, die in einem Stahlwerksleitsystem hinterlegt sind.
Das BFI hat für die Prozesse der Flüssigstahlerzeugung dynamische Prozessmodelle auf Basis von Massen- und Energiebilanzen unter Berücksichtigung thermodynamischer und reaktionskinetischer Grundlagen entwickelt und erprobt, die zur kontinuierlichen Online-Beobachtung der Schmelzenentwicklung sowie zur dynamischen Anpassung der Sollwertvorgaben für ihre weitere Behandlung eingesetzt werden können.

Zielsetzung:

Die horizontale Integration der dynamischen Prozessmodelle über die verschiedenen Prozessstufen der Flüssigstahlerzeugung innerhalb eines übergeordneten Stahlwerksleitsystems ermöglicht eine stufenübergreifend optimierte Prozessführung mit schmelzen-individuell angepassten Sollwerten.

Leistung:

Zur kontinuierlichen Beobachtung der Schmelzenentwicklung versorgt das Stahlwerksleitsystem die integrierten dynamischen Prozessmodelle mit den notwendigen Eingangsdaten, z.B. bezüglich chargierter Materialien, zyklisch gemessener Prozessbedingungen in den verschiedenen Anlagen sowie punktuell gemessener Schmelzentemperaturen, Stahl- und Schlackenanalysen. Auf Basis des daraus berechneten Ist-Zustands der Schmelze, des für ihr Behandlungsende (z.B. Beginn des Gießprozesses) geforderten Ziel-Zustands sowie der über die hinterlegten Verfahrensvorschriften definierten Randbedingungen für ihre weitere Behandlung (z.B. minimale und maximale Dauern von Prozessschritten, Grenzen für Zugabemengen) werden dann mit Hilfe entsprechender Vorausberechnungen der Modelle optimale Sollwertvorgaben für die jeweils noch ausstehenden Prozessschritte ermittelt (z.B. Einträge von elektrischer Energie, Sauerstoff oder Spülgas, Zugabe von Reduktionsmitteln und Schlackebildnern, Dauer von Tiefvakuumbehandlungen).

Informationen:

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