Convertoraumatisering: de volgende stap

In de convertor worden schroot en vloeibaar ruwijzer omgezet in vloeibaar staal door zuivere zuurstof te blazen op het ruwijzerbad. Daarbij worden koolstof en onzuiverheden verbrand, die in de vorm van slak op het staalbad drijven. Daarna wordt de convertor gedraaid naar afgietzijde en vloeit het staal door het tapgat in een staalpan. Zodra het staal uitgegoten is, wordt de convertor naar de andere kant gekanteld en wordt de slak langs de convertormond uitgegoten.

Bij de eerste stap van het convertorproces, namelijk het laden van schroot en ruwijzer in de convertor, toont het ruwijzer- en schrootmodel aan de kraandrijver hoeveel er van elk inputelement geladen moet worden. De ladingsberekening stuurt het blazen van de convertor grotendeels automatisch. Door ook het afgieten te automatiseren, hebben we bij ArcelorMittal Gent een nieuwe en belangrijke stap gezet met het oog op meer efficiëntie en een hogere productiviteit.


Afgieten wordt slakvrij…

De uitdaging bij het afgieten bestaat erin om het staal zoveel mogelijk te scheiden van de slak. Klassiek werd het staal in een staalpan gegoten en de slak in een slakkenkuip. Om het proces te verbeteren, maken we nu ook gebruik van een restkuip, die zich naast de staalpan op de staalwagen onder de convertor bevindt.

Hoe gaat slakvrij afgieten in zijn werk? De convertor, die vloeibaar staal en slak bevat, wordt gekipt met een bedieningshendel. Eerst stroomt een bovenste laag slak, de voorloopslak, in de restkuip. Als de hellingsgraad van de convertor 80° bereikt en er staal uit de tapkraan komt, verrijdt de staalwagen zodat het midden van de staalpan onder de tapstraal komt. De staalwagen volgt automatisch de beweging van de tapstraal naarmate de convertor meer gekipt wordt. Als de weging op de staalwagen 270 ton aangeeft, verrijdt de staalwagen zodat de tapstraal aan de rand van de staalpan komt. Niet veel later, op een moment dat door een model berekend wordt, rijdt de staalwagen verder zodat de restkuip onder de tapstraal terechtkomt om een mengsel van staal en naloopslak op te vangen. Zodra er enkel nog slak in de convertor zit, wordt die rechtgezet en wordt de overblijvende slak via de convertormond in de derde kuip, de slakkenkuip, uitgegoten.

Slakvrij afgieten biedt veel voordelen. Het is immers niet meer nodig om af te slakken achteraf. Dat verkort de doorlooptijd, dringt energie- en staalverliezen terug en vermindert het aantal kraanmanipulaties.


… en automatisch!

Het afgietproces wordt aangestuurd door een PLC (Programmable Logic Controller). Dat is een processor die werkt op basis van input afkomstig van sensoren, metingen, data van een procescomputer enzovoort. De PLC in de staalfabriek krijgt input van:

  • de bedieningsknoppen van de convertorman
  • de hoek van de convertor
  • de positie van de staalwagen
  • het gewicht van de staalkuip en de restkuip
  • Ferrotron-metingen
  • ConFloWa-data
  • temperatuurdata van een pyrometer

Op basis van die gegevens zorgt de PLC ervoor dat de staalwagen automatisch meebeweegt, dat de convertor in de juiste hoek gekipt staat en dat alle gegevens worden weergegeven op een WinCC-scherm voor de operatoren.

Wanneer we het vloeibare staal van de convertor in een staalpan gieten, is het de bedoeling dat de tapstraal in het midden van de staalpan terechtkomt. Om de staalwagen (waarop de staalpan staat) automatisch goed te positioneren, zijn twee coördinaten nodig: de hoek van de convertor en de positie van de staalwagen.



Naarmate het vloeibare staal afgegoten wordt, kantelen we de convertor steeds meer.


De ideale hellingshoek van de convertor

In een gekantelde convertor ontstaat een hoogteverschil tussen de convertormond en het niveau van staal en slak. Dat hoogteverschil noemen we de vrijboord (“freeboard”). Aftappen is een compromis zoeken: enerzijds zorgt een kleine vrijboord ervoor dat we het staal snel uitgieten, anderzijds lopen we dan het risico dat staal en slak uit de convertormond stromen. Met een grote vrijboord kan je dat risico vermijden, maar die heeft een negatieve invloed op de efficiëntie en de productiviteit. Op het einde van het aftappen kan er immers nog staal in de convertor achterblijven.



Dwarsdoorsnede van de convertor bij het afgieten, met zicht op de vrijboord.

Om de ideale hellingsgraad van de convertor te bepalen, gebruikt de staalfabriek een mobiel lasertoestel (Ferrotron) dat de inhoud van de convertor in 3D berekent. Dat gebeurt dagelijks, omdat de vorm van de convertor binnenin continu verandert door slijtage van het vuurvaste materiaal.

De Ferrotron genereert tijdens het afgietproces de volgende curve:



De werkelijke convertorhoek past netjes binnen de curves die zijn uitgetekend door het computermodel.

De onderste groene lijn, de maximumcurve, geeft de hoek aan met een minimale vrijboord en dus met een maximale ferrostatische druk. Het is daarentegen niet aangewezen om die curve voortdurend te volgen: als de convertor continu zou draaien, zou dat een te zware belasting voor de motoren betekenen. Daarom zijn er pauzes tussen de kipbewegingen, waarbij de bovenste groene lijn de minimumhoek bepaalt. Op een touch screen ziet de operator die curven, naast andere gegevens over tonnages.

Door extra slijtage in de convertor of door zeer dikke of lichte slak is het niet helemaal uitgesloten dat er toch slak of staal over de convertormond stroomt. Daarom heeft de afdeling industriële automatisering en meettechniek het programma ConFloWa (Converter Flood Watcher) ontwikkeld, dat waarneemt of er al dan niet over de convertormond wordt gegoten. Op camerabeeld van de convertormond wordt het aantal heldere pixels geteld. Het resultaat wordt doorgestuurd naar de PLC en bij een te hoog niveau wordt de convertor automatisch wat meer opgetrokken.

Een ander systeem om datzelfde probleem te detecteren bestaat uit een pyrometer. Dat toestel meet de temperatuur van het oppervlak waarop het gericht is. Als er geen staal of slak over de convertormond gaat, meet de pyrometer de temperatuur van de muur onder de convertor, die laag is. Als er wel staal of slak verspild wordt, meet de pyrometer de temperatuur van het staal of slak, die hoog is. Ook die gegevens worden doorgestuurd naar de PLC, waardoor onmiddellijk kan worden ingegrepen.



Een verhaal van én-én

De convertorautomatisering levert meer dan één bonus op. De efficiëntie en productiviteit van de staalfabriek zijn verhoogd doordat het proces nauwkeuriger en op de optimale manier wordt gestuurd. Daarnaast mag je ook de grote winst op veiligheidsvlak niet onderschatten. Tijdens het blaasproces bereikt het vloeibare staal een temperatuur van meer dan 1.600°. Dankzij de automatisering van het proces zullen medewerkers in de toekomst minder vaak in de directe omgeving van de convertor hoeven te komen.




Powered by aware