Liberty Primary Steel sichert die Zuverlässigkeit der Stahlproduktion

Australien verfügt über eine der dynamischsten Stahlindustrien der Welt und produziert jährlich etwa 5.3 Millionen Tonnen Stahl, von denen etwa 1.6 Millionen Tonnen Baustahl sind.

Baustahl ist aufgrund seiner Festigkeit und Nachhaltigkeit eines der am häufigsten verwendeten Materialien im gewerblichen und im  industriellen Bauwesen. Das Stahlwerk Liberty

Primary Steel Whyalla befindet sich in Whyalla, Südaustralien, etwa 400 km nordwestlich von Adelaide. Es handelt sich um ein integriertes Stahlwerk mit einer Produktionskapazität von etwa 1.2 Mtpa Stahl, das ein Hochofen-Stahlherstellungsverfahren verwendet.

Etwa 65 Prozent des produzierten Stahls werden in Form von Knüppeln per Bahn auf den inländischen und internationalen Markt gebracht, und der verbleibende Stahl wird in der Whyalla Structural Mill in Form von Baustahl und Schienen in Fertigprodukte umgewandelt. 

Mit dem starken Engagement, die Stahlversorgung für die Bauindustrie zu sichern, beauftragte Liberty Primary Steel Whyalla Alliance Automation, einen Rockwell Automation Recognized System Integrator, mit der Modernisierung eines Hauptteils der Anlagenmaschinen – des E&S Straightener.

Keine Zeit für Ausfallzeiten

Gerade Stahlträger, die häufig im Bauwesen verwendet werden, bilden die Grundlage für gewerbliche, industrielle und Wohngebäude. Daher hat die Lieferung von geraden Stahlträgern in verschiedenen Größen für Liberty Primary Steel Whyalla oberste Priorität.

Im Mittelpunkt des Stahlrichtprozesses steht die E&S-Richtmaschine, die erstmals 1988 installiert wurde und deren Hauptfunktion das Richten von Stahlträgern ist. In jüngerer Zeit kam es bei der Richtmaschine zu Zuverlässigkeitsproblemen, die zu Ausfallzeiten und Produktivitätsverlusten im Werk führten.

Alliance Automation entwickelte ein Upgrade für Steuerungs- und Frequenzumrichtersysteme, um das Risiko längerer Produktionsausfälle im Stahlwerk von Liberty Primary Steel Whyalla aufgrund von Problemen mit dem veralteten Automatisierungssystem der Richtmaschine zu mindern. Rockwell Automation wurde ebenfalls beauftragt, bei der Produktauswahl und der technischen Konstruktion des Frequenzumrichtersystems zu helfen.

„Die Richtmaschine ist ein kritisches Ausrüstungsteil im Werk in Whyalla, da etwa 70 Prozent der Produkte durch die Maschine gerichtet werden“, erklärt Barry Gardner, Senior Engineering Project Manager bei Alliance Automation.

„Die veralteten Gleichstrommotoren an der Richtmaschine erforderten jede Woche erhebliche Wartungsarbeiten, um Staub und Schuppen zu entfernen, was zu Produktionsausfallzeiten führte. Angesichts der erheblichen Kosten für den Kauf eines neuen Gleichstrommotors wurde die Entscheidung getroffen, auf ein Frequenzumrichtersystem umzusteigen, das eine verbesserte Zuverlässigkeit und geringere Wartungskosten bietet“, so Gardner.

Neues Steuerungs- und Antriebssystem

Die motor- und Antriebstechnologie hat sich im Laufe der Zeit erheblich weiterentwickelt und bietet heute mehr Flexibilität und höhere Leistung als je zuvor. Rockwell Automation und Alliance Automation arbeiteten eng mit Liberty Primary Steel zusammen, um ein detailliertes Verständnis der Richtmaschine zu erlangen und die am besten geeignete Lösung für das Upgrade zu identifizieren.

Die Richtmaschine verfügt über vier einzeln angetriebene Walzen. Wenn die Stahlstange in die Maschine eintritt, bewegt sie sich durch die erste Walze und anschließend nacheinander durch die drei verbleibenden Walzen. Aufgrund der Lastverteilung und der Sicherheitsanforderungen der Maschine wurden die Allen-Bradley® PowerFlex® 755 Frequenzumrichter mit Safe Torque Off über Ethernet als die geeignetste Wahl für diese Anwendung ausgewählt.

„Die Steuerung der Frequenzumrichter war für den Erfolg des Projekts entscheidend, daher wurde eine umfangreiche Recherche durchgeführt, um die am besten geeigneten motor- und Frequenzumrichtergrößen auszuwählen“, erklärte Peter Tomazic, Business Development Manager, Rockwell Automation.

Die Allen-Bradley® GuardLogix® programmierbare Steuerung stellte die hochentwickelte Steuerung für die Richtmaschine bereit, wobei das POINT Guard I,O™ Modul in Kombination mit der PowerFlex® 755 Integrated-Safety Safe Torque-Off Karte verwendet wurde, die für die Erreichung von Sicherheitsintegritätsleveln bis SIL3 (AS 62061) und einen Not-Halt (gemäß AS 60204) geeignet ist, um einen schnellen und sicheren Sicherheitsstopp aller beweglichen Ausrüstungsteile zu ermöglichen. Ein PanelView™ Plus 7 Grafikterminal und FactoryTalk® View Machine Edition stellten die Bedienerschnittstelle bereit, die eine einfache Integration und verbesserte Diagnose ermöglichte.

„Die Anwendungskenntnisse im Bereich der Frequenzumrichter, zusammen mit dem Service und Support, den das Global Solutions Team von Rockwell Automation bereitstellte, waren ein entscheidender Beitrag zum Erfolg des Projekts. Es war eine wirklich partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Wissensaustausch zwischen Alliance Automation und Rockwell Automation“, sagte Gardner.

Das neue System wurde extern getestet, um die Inbetriebnahme zu erleichtern. Vorabtests und sorgfältige Planung halfen sicherzustellen, dass das System vor dem Zeitplan betriebsbereit war. Der erste Träger durchlief die E&S-Maschine sehr reibungslos, dank des robusten und bewährten Rockwell Automation Drive Systems Codes für Lastverteilungsanwendungen. Die Inbetriebnahme war ein sehr schneller Prozess und umfasste einen Tag für Tests mit unbelasteten motoren und einen Tag mit Produkten. Die Produktion wurde am dritten Tag unter Überwachung eines Rockwell Automation Ingenieurs wieder aufgenommen.

Sicherung der Versorgung mit Baustahl

Die Zusammenarbeit zwischen Liberty Primary Steel, Alliance Automation und Rockwell Automation hat dazu beigetragen, sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Produktivität der Richtmaschine im Werk Whyalla deutlich zu verbessern.

„Die Zusammenarbeit mit Rockwell Automation gab Liberty großes Vertrauen, dass wir eine sofort einsatzbereite Lösung hatten. Dieses Vertrauen wurde durch den Projektfortschritt bei Integration und Inbetriebnahme mit minimalen Problemen und einem reibungslosen Übergang in den Betrieb bestätigt“, sagte Andrew Harding, Projektmanager, Liberty Primary Steel. 

„Ebenso brachte Alliance ein hohes Maß an Fachwissen und Anlagenkenntnissen ein, indem während der installation und Integration eine starke Aufsicht gewährleistet wurde. Die Kombination der beiden Unternehmen, die mit dem Liberty Team zusammenarbeiteten, führte zu einem erfolgreichen Projekt innerhalb eines straffen ‘Shutdown’-Zeitplans, bei dem das Enddatum nicht überschritten werden durfte“, sagte er.

Das neue System kann die Produktionskapazität um 40 Prozent erhöhen, basierend auf zuverlässig höheren Geschwindigkeiten. Darüber hinaus wurde der Lebenszyklus der Richtmaschine optimiert, um eine höhere Leistung der Maschine und ein geringeres Betriebsrisiko zu bieten, während die verbesserte Fehlersuche dazu beigetragen hat, die Ausfallzeiten in der Anlage zu verringern.