世界有数の鉄鋼メーカー向けの安全なバーナー管理

世界有数の鉄鋼メーカーであるアルセロールミタル社は、最新の生産技術に注目しています。

目的: 自社の生産プロセスをより安全かつ効率的にすること。 そのため、ベルギーのゲント市にある縦樋冷間圧延工場では、炉のバーナー監視が最適化されました。

焦点は、より効率的な診断を含む、効率的で安全な自動化です。 プラントを転換する際、アルセロールミタルは自動化の専門家であるピルツの総合サービスパッケージを選択しました。同社の自動化システム PSS 4000 が使用されていますが、それだけではありません。ピルツは転換の実装も責任を負いました。

ゲントのアルセロールミタルにある冷間圧延機は、顧客の要件に応じてスチールコイル (ストリップスチールロール) を精製するために使用されます。

冷間圧延機における縦樋の製造工程は、酸洗、冷間圧延、焼鈍、焼き戻し、仕上げの計5工程に分かれています。

酸洗いの前に熱間圧延プロセスがあり、その間に鋼板上に酸化層が形成されます。 これは、鋼板をさらに加工する前に、酸洗中に冷間圧延機で除去する必要があります。

次のステップである冷間圧延では、酸洗され熱間圧延されたプレートが冷却され、圧力と張力によって必要な厚さにまで減らされます。

鋼ストリップを冷間成形できるようにするには、最初に熱処理を受ける必要があります。 このプロセスは、2 つのベル焼鈍エリア、つまりスチール ストリップを密閉炉内にしばらく放置するスチール コイル用の焼鈍炉と、スチール コイルが比較的迅速に通過する連続焼鈍および精錬プラントで実行されます。密閉されたアニーリングチャンバーとは対照的です。

ベルアニーリング領域から出たスチールコイルは次に焼き戻し（スチール用の特殊な熱処理）が行われ、スチールプレートの機械的表面特性が改善されます。 最終ステップでは、帯鋼ロールが梱包され、顧客への出荷の準備が整います。

Yves De Sloover は、アルセロールミタルの冷間圧延工場のエンジニアです。

「私たちの部門は、この分野のプロセスの保守を担当しています。連続焼鈍プラントでは、PLC コントローラーとバーナーの設定も管理しています。私たちの目標は、生産を継続的に実行し続けることです。これには、炉の継続的な最適化が含まれます。」と彼は言いました。言った。

課題の 1 つは、メイン バーナーに点火する始動バーナーが頻繁に停止することでした。 したがって、プロセスのこの段階は、最適化に関して重点を置いた領域の 1 つでした。

De Sloover 氏は次のように説明しています。「プロセスの開始時に、炉は直火で 1200°C まで加熱されます。合計 50 個のメイン バーナーがあり、30 個の始動バーナーによって供給されます。炉の温度が上昇するとき、停止後に温度が 760℃ を下回る場合、これらのメイン バーナーは常に炉を再起動するために使用されます。」

それは規格でも定められています。 これはDIN EN 746に従って必須である、とエンジニアは付け加えた。

以前は、始動バーナーはモジュールを介して制御されていましたが、点火時に炎の監視は UV セルを介して行われていました。 1 つの UV セルに欠陥があると、プラント全体が停止し、再起動が必要になります。

最初に窒素を含む未燃ガスを排出する必要があるため、再起動には少なくとも 40 分かかります。 欠陥のある UV セルも毎回交換する必要がありました。 どの UV ランプが故障したか分からないため、これはまさにかくれんぼのようなゲームでした。 その結果、ダウンタイムはかなりのものになりました。

トラブルシューティングも非効率的でした。バーナー制御モジュールはガスと空気の供給および UV 検出器に関する情報を PLC に転送しましたが、分析の機会は限られており、時間がかかりました。

「コントローラーはブラック ボックスとして機能するだけなので、コントローラーに変更を加えることができませんでした。したがって、コントローラーは PLC 信号からのデータを記録することだけを担当していました」と De Sloover 氏は説明します。

そのため、ダウンタイムを大幅に短縮する必要がありました。

「まず、UV 検出器の代わりにイオン化に切り替えました。第 2 ステップは、『古い』バーナー制御モジュールを交換することでした」と Ives De Sloover 氏は述べています。 その「代替品」は、自動化と安全のためのピルツ自動化システムである PSS 4000 でした。

ベルギーの鉄鋼メーカーは、以前の提携でドイツの自動化ソリューション サプライヤーに対してすでに良い思い出を持っていました。「当社はすでにピルツの安全ソリューションを別の工場に導入しており、コンポーネントの品質、サービス、サポートに完全に満足していました。彼らはすでに自動化システムに精通しており、その拡張性のおかげで、将来を見据えたソリューションとなっています」とエンジニアは振り返ります。

ピルツは、冷間圧延機を改造する手順全体を指示しました。 高炉は 5 つのゾーンに分かれており、それぞれに 10 個のバーナーがあります。 最初に変換されたのはゾーン 3 でした。

最初のステップは、以前に使用されていたモジュールの仕様を文書化することでした。 次に、ピルツはこれらの設計仕様を自動化システムの PSSuniversal PLC コントローラーに転送しました。

目的は、ミッション時間を長くし、迅速に実行できるようにすることで、適切な診断オプションを提供することでした。 そのため、バーナーのステータスを表示する効率的な視覚化機能が、PSSuniversal PLC とともに新しい指定された制御キャビネットに設置されました。

バーナーは規格に従ってさまざまなステップとシーケンスを実行し、その際に特定の条件を満たす必要があるため、視覚化はオペレーターがディスプレイ上でこのステータスを一目で読み取ることができるように設計されています。

「また、炎は 10 個のバーナーすべてにグラフィカルに表示され、バーナー コントローラーからのセンサー データがディスプレイに表示されるため、どの時点でも値が低すぎる場合に、より迅速に反応できるようになりました。」と、氏は喜んで言います。デ・スルーバー。

最後に、ゾーン 4 と 5 では、両方のゾーンに 2 つの PSSuniversal PLC を備えた追加の制御キャビネットが設置されました。 ステータスはゾーン 3 のディスプレイでも読み取ることができます。

オートメーション システム PSS 4000 の PAS4000 ソフトウェアを使用して、特定のアプリケーション シナリオに焦点を当てた機能ブロックを構成できます。 この場合はバーナーアプリケーションです。

バーナー管理ソフトウェア パッケージを使用すると、さまざまなバーナー タイプを簡単かつ柔軟に制御し、セーフティ ゲート コンタクト、非常停止、ライト カーテンなどの安全機能を実行するプログラムを実装することができます。 バーナー管理に既製の認定済み機能ブロックを使用することで、設置だけでなく検証も簡素化されます。

さらに、自動化システムのソフトウェアでは、他にも多数の機能ブロックが利用可能です。 Ives De Sloover 氏は、システムとそのソフトウェア パッケージの利点を一言で説明します。「自動化システムの大きな利点は、顧客の特定のニーズを満たすアプリケーションを実装できることです。」

炉が改造されて以来、実質的にノンストップで稼働しています。 アルセロールミタルのエンジニアにとって、これは「良い夜の睡眠」を意味します。 その理由は、「欠陥のある UV センサーを探して、夜中にここに来たことが一度や二度ではありません。それはすべて過去のことです。」と、安心した De Sloover 氏は言います。

「現在、プラントは大きな混乱なく稼働しています。万一、故障が発生した場合でも、どこに障害があるのか​​がすぐに分かります。」

PSS 4000 オートメーション システムは、ハードウェアおよびソフトウェア コンポーネント、ネットワーク デバイス、およびリアルタイム イーサネット間の最適な相互作用を実現します。