Gestione sicura dei bruciatori per il principale produttore mondiale di acciaio

Le più recenti tecnologie di produzione sono al centro del colosso dell'acciaio ArcelorMittal, il principale produttore di acciaio a livello mondiale.

Obiettivo: rendere i propri processi produttivi più sicuri ed efficienti. Ecco perché nel loro laminatoio a freddo per tubi di scarico nella città belga di Gand è stato ottimizzato il monitoraggio dei bruciatori dei forni.

Il focus: automazione efficiente e sicura, inclusa una diagnostica più efficiente. Per la ristrutturazione dell'impianto ArcelorMittal ha optato per il pacchetto di servizi completo dell'esperto di automazione Pilz: viene utilizzato il loro sistema di automazione PSS 4000 ma non è tutto: Pilz si è anche assunta la responsabilità della realizzazione della ristrutturazione.

Il laminatoio a freddo di ArcelorMittal a Gent viene utilizzato per affinare i coils di acciaio (nastri di rulli di acciaio) in conformità con le esigenze dei clienti.

Il processo di produzione dei pluviali nel laminatoio a freddo è suddiviso in totale in cinque fasi: decapaggio, laminazione a freddo, ricottura, rinvenimento e quindi finitura.

Prima del decapaggio avviene un processo di laminazione a caldo, durante il quale sulle piastre di acciaio si forma uno strato di ossido. Questo deve poi essere rimosso nel laminatoio a freddo durante il decapaggio prima che le piastre di acciaio possano essere ulteriormente lavorate.

Nella fase successiva, la laminazione a freddo, la lamiera decapata laminata a caldo viene raffreddata e poi ridotta allo spessore richiesto attraverso forze di pressione e tensione.

Per poter essere formato a freddo, il nastro di acciaio deve essere prima sottoposto a un trattamento termico. Questo processo viene effettuato in due aree di ricottura a campana – cioè in forni di ricottura per coils di acciaio, dove il nastro di acciaio rimane per un po' in un forno chiuso – e in un impianto di ricottura e raffinazione continua, dove il coil di acciaio attraversa in tempi relativamente brevi, a differenza della camera di ricottura chiusa.

I coils di acciaio che escono dalla zona di ricottura della campana vengono poi temperati (trattamento termico speciale per l'acciaio), migliorando le proprietà meccaniche superficiali della lamiera di acciaio. Nella fase finale, i rotoli di nastri di acciaio vengono imballati e sono quindi pronti per la spedizione al cliente.

Yves De Sloover è un ingegnere del laminatoio a freddo di ArcelorMittal.

"Il nostro reparto è responsabile della manutenzione dei processi in questo settore. Nell'impianto di ricottura continua ci occupiamo anche del controllo PLC e della regolazione del bruciatore. Il nostro obiettivo è mantenere la produzione ininterrotta. Ciò include l'ottimizzazione costante del forno", ha disse.

Una sfida è stata il frequente spegnimento dei bruciatori di avvio, che accendono i bruciatori principali. Quindi questa fase del processo è stata un'area su cui concentrarsi per quanto riguarda l'ottimizzazione.

De Sloover spiega: "All'inizio del processo il forno viene riscaldato fino a 1200°C con una fiamma libera. In totale ci sono 50 bruciatori principali, che sono alimentati da 30 bruciatori di avvio. Quando la temperatura del forno scende sotto i 760 C dopo un arresto, questi bruciatori principali vengono sempre utilizzati per riavviare il forno."

Anche questo è prescritto dalla norma. È obbligatorio secondo la norma DIN EN 746, aggiunge l'ingegnere.

In passato l'avvio dei bruciatori veniva controllato tramite un modulo, mentre il monitoraggio della fiamma avveniva tramite celle UV all'accensione. Se una cella UV fosse difettosa, l'intero impianto si fermerebbe e dovrebbe essere riavviato.

Ogni riavvio richiederebbe almeno 40 minuti perché prima dovevano essere espulsi i gas incombusti contenenti azoto. Anche la cella UV difettosa doveva essere sostituita ogni volta. Era un vero gioco a nascondino perché non sapevi mai quale lampada UV avesse fallito. Di conseguenza, i tempi di inattività erano considerevoli.

Anche la risoluzione dei problemi era inefficiente: sebbene il modulo di controllo del bruciatore trasmettesse informazioni sull'alimentazione di gas e aria e rilevatori UV al PLC, le opportunità di analisi erano limitate e richiedevano molto tempo.

"E non potevamo apportare modifiche al controller perché funzionava solo come una scatola nera, quindi era responsabile solo della registrazione dei dati dai segnali del PLC", spiega De Sloover.

Pertanto i tempi di inattività dovevano essere drasticamente ridotti.