Für mehr Kontrolle im kritischen Superheat-Bereich

Superheat nennt man in der Stahlproduktion Temperaturen jenseits von 1.500 Grad. Mit solchen Extremen arbeiten Metallschmelzen, um die typischen glühenden Stahlstränge herzustellen, die jeder vor Augen hat, wenn er an Hochöfen denkt. Bei der Produktion ist eine möglichst gradgenaue Temperaturkontrolle von Vorteil. CasTemp Superheat heißt folgerichtig das patentierte System, das die Geschäftseinheit Heraeus Electro-Nite seit 2020 in Stahlwerken einsetzt. Das Produkt gewährleistet eine kontinuierliche Temperaturmessung in flüssigem Stahl.

Die Produktionszahlen für Stahl steigen Jahr für Jahr kontinuierlich und mit ihnen auch der Kohlendioxidausstoß. Umso wichtiger ist es, in diesem Bereich den CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Ein Ansatzpunkt ist das Stahlveredelungsverfahren mit den oft eingesetzten Pfannenlichtbogenöfen (Ladle Arc Furnaces = LAF). Der LAF bringt den geschmolzenen Stahl auf den Temperaturbereich, den die nachfolgende Stranggießanlage erfordert. Die Kunst besteht jetzt darin, die optimale Temperatur in Extrembereichen von mehr als 1.500 Grad Celsius zu treffen – genau zwischen der aktuellen fortlaufenden Temperatur und dem Verflüssigungspunkt, unter dem der Stahl zu erstarren beginnt. „Exakt dazu haben wir unser etabliertes CasTemp Wireless-System zu CasTemp Superheat weiterentwickelt, das es ermöglicht im Superheat-Bereich durch das Messen von aktueller Temperatur und Erstarrzeitpunkt möglichst nahe an der Verflüssigungstemperatur zu bleiben“, erklärt George Humphrey, F&E-Ingenieur bei Heraeus Electro-Nite.

Umweltfreundlicher, sparsamer, sicherer

Wieviel Potenzial in dieser Technologie steckt, zeigen eigene Untersuchungen in Stahlwerken. Aus ihnen geht hervor, dass viele mit Übertemperaturen von 30 bis 50 Grad arbeiten, was große Spielräume für Senkungen bietet. Und hier zählt jedes Grad. Ein Stahlwerk mit einer Jahresproduktion von zehn Millionen Tonnen in 300 Pfannen spart schon bei einer Superheat-Absenkung von einem Grad fast 4.700 Megawattstunden (MWh) Energie. Bei fünf Grad weniger und angenommenen Kosten von 60 Euro pro MWh ließen sich je Pfanne 42 Euro sparen. Hochgerechnet auf das Jahr bedeutet das für das Werk rund 10.000 Tonnen weniger CO2, um rund 1,4 Millionen Euro gesenkte Energiekosten und zusammen mit reduzierten Verbrauchsmaterialien wie Graphitelektroden eine Gesamtersparnis von gut 2 Millionen Euro. Gleichzeitig besteht durch die ständige Überwachung mit dem CasTemp Superheat-System auch weniger Gefahr, dass der Formbereich der Stranggießanlage durch zu große Hitze und zu wenig Kühlung bricht. Dann tritt flüssiger Stahl unkontrolliert aus, was eine große Gefahr für die Bedienungsmannschaft darstellt.

Das patentierte System ist derzeit einzigartig auf dem Markt. Es besteht aus speziell konstruierten Sensoren für die Überwachung der aktuellen Temperatur und des Verflüssigungspunkts, Übertragungseinheiten, einem mobilen Empfangsgerät und Software, um die Daten später am Computer im größeren Zusammenhang auswerten zu können. Für ein einfaches und sicheres Handling ist es komplett funkgesteuert und lässt sich in bestehende CasTemp Wireless-Systeme von Heraeus Electro-Nite durch ein Software-Upgrade integrieren. Bisher läuft eine Versuchsreihe in 35 Werken, die bereits von weniger CO2, geringeren Energiekosten, verbesserter Stahlqualität und einem beschleunigten Produktionsprozess profitieren.