Frequenzumrichter Antriebstechnik mit hoher Überlastreserve erhöht Produktivität

Ein Elektrolichtbogenofen und die dazugehörige Prozesstechnik ist 24 Stunden pro Tag im Einsatz. Deshalb muss bei der Herstellung von Stahlknüppeln ¿ tonnenschweren Rohlingen für die Drahtproduktion ¿ ein sicherer und zügiger Abtransport unbedingt gewährleistet sein. Ein Stahl- und Walzwerk produziert rund um die Uhr. Deshalb muss jedes Glied in der Versorgungskette reibungslos laufen. Dies gilt besonders für die Transporteinrichtungen der Badischen Elektrostahlwerke in Kehl. Sie sorgen für einen zügigen Abtransport der tonnenschweren Rohlinge der Drahtproduktion. Siemens Antriebstechnik erhöht jetzt nach der Modernisierung die Produktivität und Produktionssicherheit.

Anbieter zum Thema

Föhrenbach GmbH

OSWALD Elektromotoren GmbH

Werksitz GmbH

Eines der leistungsfähigsten Elektrostahlwerke der Welt betreibt die Badische Stahlwerke GmbH (BSW) in Kehl. Das Unternehmen hat sich auf Betonstahl und Walzdraht für den europäischen Markt spezialisiert. Durch zwei Elektrolichtbogenöfen wird Schrott zu Stahl erschmolzen um dann in zwei nachgeschalteten Pfannenöfen endbehandelt zu werden.

Der flüssige Stahl wird danach von zwei Stranggießanlagen zu Stahlknüppeln gegossen. Stahlknüppel sind etwa 14 m lange, schlanke Barren mit einem Querschnitt von etwa 13 cm x 13 cm. In späteren Produktionsstufen werden sie gewalzt und gestreckt und so zu Rippen-, Stab- und Drahtstahl für die Betonarmierung weiterverarbeitet.

Während des Betriebs der Stranggussanlagen muss der Abtransport der frisch gegossenen, etwa 1,8 t schweren und bis zu 800 °C heißen Stahlknüppel unter allen Umständen sichergestellt sein (Bild 1). Dazu dient eine Rollenstransportstrecke zwischen den Stranggießanlagen und drei verschiedenen Zwischenlagern, in denen die Stahlknüppel für die Weiterverarbeitung gelagert werden.

Weil alle Stahlerzeugnisse aus den Elektrolichtbogenöfen zwangsläufig über diesen Engpass transportiert werden müssen, ist die Leistungsfähigkeit der Rollentransportstrecke mitentscheidend für die Produktivität des ganzen Stahlwerkes. In Kehl zeigte sich das spätestens, als die bisher genutzte Rollenstrecke mit der insgesamt gestiegenen Produktionsgeschwindigkeit des stetig modernisierten Stahlwerks nicht mehr mithalten konnte. So fiel 2005 die Entscheidung, diese Transportstrecke grundlegend zu erneuern.

Der Auftrag für die elektrische Ausrüstung ging an die Klotter Elektrotechnik GmbH aus Rheinau-Freistett.

Antriebe müssen hohe Überlastreserven bereithalten

Die Realisierung der Antriebstechnik für die den Stranggießanlagen nachgeschaltete Rollgangstrecke hielt einige Herausforderungen bereit. Erstens müssen alle Antriebe sehr hohe Überlastreserve aufweisen. Diese Überlastreserve wird immer benö-tigt, wenn die Temperatur der Stahlknüppel so weit abgesunken ist, dass ein zu transportierendes Knüppelpaket auf nur zwei Rollen des Rollgangs aufliegt.

Dabei kann es zu extremen Lastspitzen kommen. Die Anlage wurde jetzt so ausgelegt, dass das Knüppelpaket aus bis zu sechs Langbarren bestehen kann.

Zweitens sollte im Zuge der Erneuerung nun jede einzelne Rolle der Transportstrecke mit einem eigenen 11-kW-Motor ausgestattet werden. Für die insgesamt erforderlichen 42 Frequenzumrichter stand aber nur die Stellfläche der alten Antriebstechnik, das heißt, sehr wenig Schaltschrankraum, zur Verfügung. Trotzdem musste die Anlage in kürzester Zeit wieder in Betrieb gehen.

Die geforderte hohe Überlastsicherheit wird zu gleichen Teilen durch Überdimensionierung der Antriebe und die an sich schon besonders hohe Überlastfähigkeit der Antriebe erreicht.

Jeder 11-kW-Motor wird von einem Micromaster 440 mit 22 kW Nennleistung versorgt. Dieser Frequenzumrichter hat 200% Überlastreserve, sodass insgesamt 400% Überlastkapazität für jeden 11-kW-Motor bereitstehen. Um im Bremsbetrieb unabhängig vom Versorgungsnetz verzögern zu können, ist jeder Antrieb mit einem eigenen Bremswiderstand verbunden.

Jeweils sechs der Micromaster 440 sind in einem 800er Schaltschrank untergebracht (Bild 2). Die Abwärme der in dem schmalen Schrank installierten Antriebsleistung – insgesamt 132 kW je Schrank – wird über ein ausgeklügeltes Luftkanalsystem abgeführt, das eine versetzte Anordnung der Kühlluftkanäle der Umrichter ausnutzt.

Schnelle Realisierung mit integrierter Automatisierung

Um die bei der Erneuerung der Rollentransportanlage unvermeidlichen Stillstandszeiten zu minimieren, wurde die komplette elektrische Ausrüstung der neuen Anlage vorab auf dem Gelände der Firma Klotter vollständig aufgebaut, in Betrieb genommen und anschließend vom Kunden in Hard- und Software geprüft und für die Installation freigegeben.

Angesichts der Vielzahl der Antriebe spielte die Effizienz der Projektierung und der Inbetriebsetzung der Antriebe eine wichtige Rolle beim Einhalten der Termine. Die per Profibus an eine CPU315-2DP angebundenen Micromaster-Antriebe wurden mit dem Softwarewerkzeug „Starter“ in Betrieb genommen.

Es kann über Profibus die Anlagendaten abgreifen. Dies ermöglicht dem Inbetriebsetzer oder Service-Techniker von einem beliebigen Punkt des Profibus-Netzwerkes aus Zugriff auf jeden einzelnen Antrieb der ausgedehnten Anlage zu haben.

(ID:180464)