GEISWEID - "Selbst in Japan hat unsere Delegation in dieser Beziehung nichts gesehen", berichtet Dr. Karl-Gottfried Reinsch. Der Leiter der Abteilung Technische Information der Stahlwerke Südwestfalen AG, Geisweid, spricht von einer Pionier-Anwendung: Erschmelzen von Elektrostahl im Lichtbogenofen unter Einsatz eines Prozeßrechners.
Elektrostahl: Aus Roheisen oder Stahlschrott wird in Induktions- oder Lichtbogenöfen Stahl gewonnen. Anders als Kohle, Öl oder Gas - die sonstigen Wärmequellen in der Eisenhüttenindustrie - ist der elektrische Strom besonders genau regulierbar. Das spielt bei der Temperatur der Charge eine Rolle. Hieraus resultiert die erhöhte Qualität von Elektrostahl. Zusammensetzung und Damit spätere Eigenschaften können durch die Präzision im Herstellungsgang sehr genau reguliert werden.
Damit ist das Problem geschildert: Während die Charge im Ofen ist, müssen Temperatur und dazu die Energiezufuhr ständig bestimmte Werte erreichen beziehungsweise halten. Sie richten sich zum Beispiel danach, ob geschmolzen oder "warmgehalten" oder der Ofen zum Abstich (Ausgießen) wieder "hochgefahren" werden muß. Innerhalb eines Stahlwerks gibt es jedoch ständig Schwankungen im Energiebedarf der einzelnen Betriebsabteilungen, während die Gesamtbelieferung mit Strom durch die Energieversorgungsunternehmen aus Tarifgründen möglichst gleich bleiben soll. Die ausreichende Versorgung der fahrenden Öfen muß daher kontrolliert und innerbetrieblich notfalls durch sofortige Änderung der Lastverteilung sichergestellt werden. Vergleichsbild: Auch Mutters Kuchen in der Backröhre darf nicht zusammenfallen, wenn im Bad der Elektroboiler anläuft.
Automatisierung wird seit 1970 erforscht
Dieser - in großen Hüttenwerken entsprechend komplizierte - Prozeß soll automatisierte werden. Endziel: In einem "Closed Loop" - System ermitteln Meßgeräte Temperatur und Zusammensetzung der Charge und geben sie automatisch dem Rechner ein, der mit Soll-Werten vergleicht und etwa notwendige Korrekturen in Energiezufuhr und Zusatzbeschickung veranlaßt.
Solche Planungen gibt es in den Hüttenverwaltungen an Rhein und Ruhr seit 1968. Die technische Dachorganisation der deutschen Eisen- und Stahlindustrie, der Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh), beauftragte 1970 sein Betriebsforschungs-lnstitut (BFI), Düsseldorf, mit dem Forschungsvorhaben "Prozeßsteuerung zur Optimierung des Elektrostahl-Prozesses".
Das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) und die EG-Kommission in Brüssel fördern das Projekt. Pilotanwender wurden die Stahlwerke Südwestfahlen...Betriebssystem RTE (Realtime Executive).
"Der Schmelzmeister soll bleiben"
Die Geisweider Öfen produzieren monatlich rund 11000 t Elektrostahl. Die Automatisierung soll sowohl nach Zeit und Qualität den Produktionsablauf optimieren als auch die Energiekosten minimieren. Der Closed Loop erscheint dabei noch in weiter Ferne. Oder wird er überhaupt nicht anvisiert? "Wir wollen den qualifizierten Fachmann gar nicht durch den Rechner ersetzen", erklärt Dr. Reinsch bescheiden.
Der Schmelzmeister soll demnach bleiben, der Rechner ihm nur Entscheidungshilfe auf dem Kommandostand geben.
Dazu werden Temperatur und Zusammensetzung der flüssigen Charge laufend gemessen, - die Wärme durch Tauchelemente (die sofort zerschmelzen), die Zusammensetzung durch Proben-Entnahmen. Die Ergebnisse vergleicht der Rechner mit den programmierten Idealwerten und gibt dann über Bildschirm und Drucker Führungsdaten für Energiezufuhr oder Nachbeschickung aus.
Die Eingabe an den HP 2100 kommt teilweise online von den Meßgeräten direkt. Der Bedienungsmann tastet lediglich laufend das Gewicht des Ofen "korbs" ein, das er an einer riesigen Skala vom Befehlsstand aus ablesen kann. Zusätzliche Informationen erhält er über Stromstärke und -spannung.
Ein halbes Dutzend Anwendungen
Geisweid ist die - nach Ansicht des BFI - bisher am weitesten im Prozeßrechner-Einsatz fortgeschrittene Anwendung. Insgesamt gibt es in der Bundesrepublik etwa ein halbes Dutzend ähnlicher Systeme.