Uutisia alalta: ABB: Terässulatot muuttuvat älykkäämmiksi

Terässulatot muuttuvat älykkäämmiksi

▲ Digitaalisilla älytehdasratkaisuilla voidaan kehittää terässulattojen tuottavuutta, turvallisuutta ja energiatehokkuutta. Samalla otetaan askel kohti autonomisempaa tehdasta.

Teräksenvalmistajat kohtaavat toiminnassaan usein kolme keskeistä haastetta. Ensinnäkin tuottavuutta tulisi parantaa ja samalla huolehtia henkilöstön työturvallisuudesta ympäristössä, jossa kuumaa metallia käsitellään paljon manuaalisesti.

Toisen haasteen muodostavat sulattoihin kohdistuvat paineet tuottaa sama määrä metallia vähemmillä käyttökustannuksilla. Nykyään yhä useammissa terästeollisuuden teknologiaprojekteissa keskitytäänkin toimintojen tehokkuuden optimointiin automaation ja digitaalisten ratkaisujen avulla.

Lisäksi vastuullisuus ja kestävä kehitys ovat tärkeitä tekijöitä. Terästeollisuus tuottaa alumiini- ja sementtiteollisuuden ohella maailmanlaajuisesti eniten päästöjä, joten yrityksillä on velvollisuus vähentää hiilidioksidipäästöjään. Tämä pätee erityisesti Suomessa, jossa tavoitteena on olla hiilineutraali ja ensimmäinen fossiilivapaa hyvinvointiyhteiskunta vuoteen 2035 mennessä.

Teräksenvalmistajat voivat hyödyntää valtioiden myöntämiä avustuksia ja tukia, joilla yrityksiä kannustetaan pienentämään hiilijalanjälkeään. Hyvänä vaihtoehtona on myös tukeutuminen teknologiatoimittajaan, jolla on todistetusti alan asiantuntemusta ja laaja digitaalisten ratkaisujen ja automaation portfolio.

ABB Ability™ Smart Melt Shop

Synkronoimalla senkkojen liikkeet digitaalisilla ratkaisuilla ja automaatiolla sulatot voivat havaita ja poistaa laitteiden tai prosessien pullonkaulat sekä maksimoida suorituskyvyn ja minimoida energiankulutuksen tuotantotonnia kohden.

Senkan seuranta ei yksinään riitä optimoimaan sulaton toimintaa, vaikka monet toimittajat tarjoavatkin pelkkiä senkan seurantaratkaisuja. ABB AbilityTMSmart Melt Shop tarjoaa tämän lisäksi optimaalisen tavan tahdittaa sulatuserät ja senkan liikkeet sekä poistaa prosessien ja nostureiden aiheuttamat viiveet. Näin varmistetaan, että valuprosessissa on oikea lämpötila ja että senkkauunissa tai konvertterissa ei ole sulanlaskuviiveitä. Tämä on keskeinen lisäarvoa tuottava tekijä sekä yritykselle että sen asiakkaille.

Senkan olosuhteisiin ja ennakoituihin viivästyksiin perustuva lämpöhäviön ennuste antaa senkkauunin käyttäjille oikean arvion nostolämpötilasta. Näin voidaan varmistaa, että sulatuserät saavuttavat tavoitelämpötilan valussa, jolloin valunopeutta ja tuotantoa voidaan lisätä.

Ratkaisu sisältää monia esineiden internetin ominaisuuksia, sillä se yhdistää digitaalisesti kaikki terästehtaan prosessit ja liikkuvat laitteet ja seuraa kutakin erikseen. Lisäksi ratkaisu hyödyntää erilaisia algoritmeja tuotantoekosysteemin kehittämiseksi.

Täysi näkyvyys senkan ja nosturin liikkeisiin

Mitä tarkoitamme älykkäällä sulatolla? Otetaan esimerkiksi Uber-taksit. Useat asiakkaat voivat olla samanaikaisesti taksin tarpeessa. He tilaavat taksin haluamaansa paikkaan sovelluksen avulla, jonka jälkeen Uber tarkastelee taksien saatavuutta kyseisellä alueella ja varaa tietyn taksin kullekin käyttäjälle.

Siirretään tämä malli terässulattoon, jossa nosturia tarvitaan noutamaan materiaali oikeaan aikaan monesta paikasta. ABB AbilityTMSmart Melt Shop automatisoi senkan ja sulatuserän liikkeet seuraamalla niitä tutka- ja laserpaikannusteknologioilla. Tietoja täydennetään reaaliaikaista sijaintia seuraavalla kuvapohjaisella järjestelmällä, jonka jälkeen tiedot syötetään aikataulutusmalliin, joka automaattisesti määrittää ja ajoittaa nosturityöt. Nouto- ja pudotuspaikkatiedot ovat näytöllä käyttäjän nähtävillä.

ABB:n ratkaisu tuottaa siis todellista arvoa ja ulottuu pelkästä senkan seurannasta nostureiden ja sulatuserien aikataulutukseen ja lämpömallien ennustamiseen. Näin sulattojen toiminnot voidaan optimoida tavoitelämpötiloilla ja -nopeuksilla, jolloin myös senkkauunissa syntyy vähemmän valokaaria.

ABB:n seurantaratkaisussa ei ole antureita itse senkassa, vaan tutkapohjainen nosturin paikannustekniikka ja laserpohjainen siirtovaunun paikannustekniikka, jotka mahdollistavat senkkojen yksilöllisen seurannan. Niiden ansiosta laitteisto vie vähemmän tilaa ja säästää sekä aikaa että rahaa vähentämällä huoltotarpeita.

Tuottavuus

Tällä hetkellä nostureita koordinoidaan manuaalisesti. Tyypillisesti jokainen prosessiasema on radiopuhelimitse yhteydessä operaattoriin, ja >

ABB Ability™ Smart Melt Shop visualisoi nosturin ja senkan liikkeet.

prosessinhoitaja valvoo prosessia ja varmistaa, että jokainen asema saa tarvitsemansa materiaalin ajallaan. Manuaalinen koordinointi voi kuitenkin olla tehotonta ja johtaa sulanlaskuviiveisiin valokaariuunissa tai viivytyksiin senkan siirrossa jatkuvavaluun.

ABB:n automatisoituun nosturin aikataulutusmalliin, joka on osa ABB AbilityTMSmart Melt Shop -ratkaisua, sisältyvät töiden ennustus, reittien suunnittelu ja automaattiset kuittaukset optimaalista työnjakoa varten. Järjestelmä siis havaitsee nosturin tarpeen esimerkiksi valokaarisulatuksen päättyessä, luo työluettelon sekä lähettää nosturin oikeaan aikaan vanhojen ja nykyisten tuotantotietojen perusteella.

Näin pystytään tehostamaan toimintoja ja korvaamaan tehoton manuaalinen koordinointi synkronoidulla, kaikki sulaton tapahtumat keskitetysti havaitsevalla järjestelmällä. Ratkaisun on havaittu vähentävän huomattavasti sulanlaskuviiveitä ja lisäävän turvallisuutta senkan ja nosturin liikkeiden täyden näkyvyyden ansiosta. Automatisointi helpottaa myös nosturinkuljettajan työtä tehden siitä ennakoitavampaa.

Energiatehokkuus ja turvallisuus

Tehokas lämpötilan säätely on ratkaisevan tärkeää valunopeuden maksimoimiseksi. Samalla voidaan alentaa valokaarisulatuksen lämpötilaa senkkauunissa ja näin ollen pienentää myös sähkölaskua. Alhaisempi lämpötila voi johtaa lämpöhäviöön valussa, kun taas korkeampi lämpötila vaatii valunopeuden hidastamista, mikä johtaa tuottavuuden heikkenemiseen.

Ensisijaisena tavoitteena senkan seurannassa ja nosturin aikatauluttamisessa onkin tehdä siirrosta ja lämpöhäviöiden laskennasta tarkempaa. Järjestelmä ennustaa senkan odotus- ja matka-ajat, lämpöhäviön ja tavoitenostolämpötilan, jotta valunopeus voidaan pitää mahdollisimman suurena. Ratkaisun käyttöönoton myötä voidaan odottaa 4–5 prosenttia suurempaa valunopeutta.

Tuotannon optimoinnin lisäksi yllä kuvatut automatisoidut ratkaisut lisäävät pölyisen ja riskialttiin ympäristön turvallisuutta. Kuuman metallin lämpötila on yli 1 600 °C, joten kuumilla alueilla liikkumisessa on riskinsä. Uuden ratkaisun myötä henkilökunta voi visualisoida toiminnot turvallisesti ilmastoidusta valvomosta käsin näyttöjä ja tabletteja hyödyntäen.

Sovellus käyttää kaikkia alan standardiprotokollia ja on siksi helposti yhdistettävissä vanhoihin laitteisiin ja kolmansien osapuolten järjestelmiin. Sen lukuisia etuja ovat muun muassa parempi tuki päätöksenteolle, mahdollisuus suunnitella huoltotoimenpiteet tarkemmin, parempi vasteaika työmääräyksille sekä järjestelmän yleinen tehokkuus raporttien ja KPI-mittareiden ansiosta.

Esimerkkitapaus: JSW Steel

Nämä ja muut hyödyt ovat jo nähtävissä Intiassa, jossa JSW Steel on asentanut ABB Ability Smart Melt Shopin osana Dolvi Worksin tehtaan laajennusta. Maaliskuussa 2021 valmistuneessa projektissa on parannettu terässulaton tuottavuutta ja energiatehokkuutta.

Innovaatioiden odotetaan lisäävän yhtiön käyttökatetta noin 2 miljoonalla dollarilla vuodessa. Tämän mahdollistavat neljä prosenttia suurempi valunopeus, yhden työpäivän kuukausittainen ajansäästö ja 24 000 tonnin vuotuinen lisätuotanto.

Tehdas hyötyy nyt toimintojen synkronoinnista, paremmasta kunnossapidon suunnittelusta sekä lisääntyneestä turvallisuudesta. Alhaisempi energiankulutus tarkoittaa sitä, että kulutustarvikkeita käytetään vähemmän erää kohden ja näin ollen myös hiilijalanjälki on pienempi.

Teollisuus 4.0:n kehitys

Tämänkaltaiset innovaatiot ovat vasta alkua. Teollisuus 4.0 muuttaa monia teräksenvalmistuksen keskeisiä osa-alueita, ja ne toimijat, jotka kykenevät muokkaamaan toimintaansa näiden innovaatioiden pohjalta, kykenevät saavuttamaan huomattavaa kilpailuetua.

Jatkokehitystä lämpötilan optimoinnille sekä tuotantolinjojen tehokkuudelle tarjoavat edistyneet analytiikat, tekoäly ja koneoppimista hyödyntävät ennakoivat ratkaisut.

ABB:n digitaalisten ratkaisujen ja automaation portfolio kehittyy jatkuvasti mukautuakseen teräksenvalmistajien kohtaamiin haasteisiin heidän tavoitellessaan tuotannon ja kannattavuuden lisäämistä ja kestävän kehityksen tavoitteita. ▲