當一個公司在市場上成立超過200年后，它當然知道何時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。鑄鐵與鑄鋼在兩個公司分開進行，因為二者的生產(chǎn)工藝有很大的不同。鑄鋼區(qū)有一系列重量約達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140噸重的機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，使用起重機運輸并倒入鑄模中，最終生產(chǎn)出重達幾噸的部件。對于普通人來說，鋼包看起來像一個大鍋，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)驗值估算鋼包的保溫時間，正如工廠的技術(shù)支持與冶煉經(jīng)理GuidoGünther對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一直在加熱器中加熱數(shù)個小時。”這樣的結(jié)果造成該工廠每個月浪費的天然氣足夠向50戶100平方米公寓住戶提供長達1年的熱水與供暖。

Günther繼續(xù)說：“我們意識到我們可以節(jié)約很多，因此我們開始尋找一個可以精確符合鑄造過程及各個單獨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到最小。”FWH需要尋找這樣一個系統(tǒng)，它可以顯示正在進行以及即將進行的生產(chǎn)，同時還可以監(jiān)測鑄鐵車間中的所有鋼包，包括它們的位置與溫度。FWH中負責此項目的工程師最初想采用高溫計測量鋼包溫度，該裝置采用電子方法通過與顏色表對比一件物品的顏色來確定它的溫度。對于灼熱的陶瓷材料這一方法非常可靠也非常精確。但是，在鑄鐵過程中使用高溫計相對而言比較昂貴，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)，對于這種應(yīng)用來說精度已經(jīng)足夠了。除了實施起來比較簡單以外，圖爾克方案的關(guān)鍵優(yōu)勢在于價格更加便宜：對于每一個測量點，紅外傳感器的花費比高溫計的花費低700歐元。工廠經(jīng)理說：“相比于昂貴、笨重的高溫計方案，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在使用前都能經(jīng)過其中一個傳感器。在各溫度傳感器的位置也各安裝了一個圖爾克超聲波傳感器（T30UXDBQ8），用于探測鋼包的移動并觸發(fā)溫度測量過程。起重機駕駛員使用鋼包編號與駕駛室中的控制面板辨認起重機吊起的鋼包。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%燃氣用量

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

這一優(yōu)化工藝使FWH在鑄鐵這一項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)新計劃中資助了該項目，資金的應(yīng)用與批準花費了一些時間。Günther回憶說：“在圖爾克的支持下，實際的技術(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，我們一定程度上錯誤地估計了傳感器與鋼包間的距離。當我向圖爾克要求提供一個適應(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，項目設(shè)計者并未考慮到對于較小的鋼包，傳感器與鋼包間的距離會有所增加。

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。對于光學傳感器來說，清除灰塵是一項至關(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，鋼冶煉過程的自動化程度也會更高。若那時需要高效的溫度測量，鑄鐵生產(chǎn)中的成熟經(jīng)驗將會非常有益。

燃氣爐XXL：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