Kühlwasser in Walzwerk, Gießerei und Schmiede überwachen: Durchfluss und Füllstand an Walzen, Formen, Öfen und Abschreckbad

Wo Metall gewalzt, gegossen oder geschmiedet wird, trägt Wasser die Wärme ab. Bleibt an einer Walze, einer Druckgussform oder einem Schmiedewerkzeug zu wenig davon, zeigt sich das an der Oberfläche des Produkts oder an der Standzeit des Werkzeugs. Dieser Beitrag richtet sich an Instandhalter und Prozessingenieure in Walzwerken, Gießereien, Druckgießereien, Schmieden und Presswerken und an die Integratoren, die Anlagen für Stahl und Aluminium betreuen. Er folgt der Anlage: Walzenkühlung, Becken und Bäder, Formkreise, Temperiergeräte, Schmiede- und Stanzwerkzeuge, zuletzt Öfen. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen; in einer Walzenkühlung sind Durchflusssensoren von KEYENCE im Einsatz.

Wichtige Punkte im Überblick

In der Walzenkühlung sind die Leitungen groß und das Wasser selten sauber, für diese Leitungsgrößen ist der Anklemmbare Durchflusssensor der Modellreihe FD-R mit Rohren von DN40 bis DN200 gedacht.
In einem Walzwerk ist an der Walzenkühlung ein Anklemmbarer Durchflusssensor der Modellreihe FD-R im Einsatz, an einigen Linien mit jeweils rund drei Messstellen.
Laut technischem Leitfaden führen Durchflussschwankungen in der Gussform zu Formschäden, deshalb braucht jeder Kühlkreis einer Druckgussform seinen Durchfluss.
Für Wasser von Temperiergeräten über 140 °C reicht die Hochtemperaturausführung des Anklemmbaren Durchflusssensors der Modellreihe FD-H bis 180 °C Rohroberflächentemperatur, ihre Anzeigeeinheit wird dann getrennt montiert.
Becken und Abschreckbäder neben heißen Anlagen misst ein Radar-Füllstandssensor von oben, dessen Leitfaden Abschreckflüssigkeitstanks und die Wärmebehandlung als Anwendungen aufführt.

Walzenkühlung und Walzwasser: große Leitungen, schmutziges Wasser

In der Walzenkühlung sind die Leitungen groß und das Wasser selten sauber. Für diese Leitungsgrößen ist der Anklemmbare Durchflusssensor der Modellreihe FD-R gedacht. Er deckt Rohre von DN40 bis DN200 ab und überwacht neben dem Durchfluss auch die Temperatur; das Rohr muss dafür nicht geöffnet werden. Laut Anleitung ist die Modellreihe FD-R kein geeichtes Messgerät; für die Überwachung der Kühlung wird sie auch nicht als solches gebraucht.

In einem Walzwerk ist er an der Walzenkühlung im Einsatz, an einigen Linien mit jeweils rund drei Messstellen. Mit mehreren Messstellen je Linie lässt sich eine Abweichung einem Abschnitt der Walzenkühlung zuordnen, statt nur in der Summe aufzufallen.

In einem zweiten Walzwerk kommt die Modellreihe FD-R für die Hauptleitung der Walzenkühlung und für das Walzwasser in Frage, wahlweise als ein großer Sensor oder als zwei kleinere. Dasselbe Werk will auch die Ölversorgung eines Walzgerüsts überwachen; die Ölseite gehört in den Beitrag zu Schmier- und Umformölen.

In der Walzenkühlung eines Stahlwerks fließt Bachwasser durch 3-Zoll-Leitungen, für die die Modellreihe FD-R in Frage kommt. Das Wasser ist als sehr schmutzig und aggressiv beschrieben. Eine Aussage zur Beständigkeit gegenüber diesem Wasser trifft dieser Beitrag nicht; der Sensor sitzt außen am Rohr, und ob die Messung an der Leitung stabil bleibt, beantwortet ein Versuch.

Becken, Wassertasse und Abschreckbad: Füllstand neben heißen Anlagen

Kühlbecken, Schlammbecken und Abschreckbäder stehen oft direkt neben Öfen und Walzstraßen. Der Radar-Füllstandssensor der Modellreihe FR misst von oben. Sein Leitfaden für den Nahbereich nennt Druckguss und Wärmebehandlung als Einsatzfelder und führt Abschreckflüssigkeitstanks ausdrücklich auf. Für flache Behälter reicht der Nahbereich bis 1,5 m, für tiefe Becken gibt es Fernbereichsmodelle bis 20 m. Beim Fernbereichsmodell lässt sich die Anzeigeeinheit bis zu 30 m vom Sensorkopf entfernt montieren, etwa dort, wo sie abgelesen wird.

An einem Ofen des zweiten Walzwerks soll der Füllstand in der Wassertasse erfasst werden. In einem Walzwerk für Baustahl geht es um Kühlbecken, Ölbecken und Schlammbecken einer neuen Anlage. Für Wasser und wässrige Medien gilt beim Radar-Füllstandssensor laut Anleitung die Einstellung Flüssigkeit, für Öle mit einer relativen Permittivität unter 3 die Einstellung Ölige Flüssigkeit; Kühlbecken und Ölbecken derselben Anlage werden also unterschiedlich eingestellt.

Ein weiteres Walzwerk will beim Befüllen eines geschlossenen Tanks Konzentration und Temperatur kennen. Die Konzentration bleibt hier eine Anforderung, eine Geräteklasse dafür nennt dieser Beitrag nicht.

Auch der Durchfluss am Abschreckbad ist eine Aufgabe. Für das Induktionshärten nennt der Katalog des Anklemmbaren Durchflusssensors der Modellreihe FD-H Durchfluss und Temperatur des Abschreckwassers als Anwendung.

Druckguss und Kokille: Durchfluss im Formkreis

Eine Druckgussform hat viele Kühlkanäle, und jeder Kreis braucht seinen Durchfluss. Der Katalog der Modellreihe FD-H führt das Kühlwassermanagement für Druckgussmaschinen als Anwendung, ebenso die Temperierung von Gussformen über Durchflussrate und Temperatur. Laut technischem Leitfaden zu den Durchflusssensoren führen Durchflussschwankungen in der Gussform zu Formschäden. Für Kreise bis 85 °C Rohroberflächentemperatur reicht das Standardmodell, das die Temperatur am selben Messpunkt mit erfasst; heißere Kreise behandelt der nächste Abschnitt. Für eine Bestandsaufnahme vor dem festen Einbau lassen sich die Messdaten per USB exportieren; gespeichert werden sie laut Katalog rund ein Jahr lang.

Bei der Modernisierung von Radgießmaschinen kommt die Modellreihe FD-H für den Durchfluss in Frage. Die Luftmesser, die in einer Aluminiumdruckgießerei Wasser von den Gussteilen blasen, und die Druckluft dafür behandelt der Beitrag zur Prozesssensorik im Maschinenbau.

Temperiergeräte für Gießformen: Wasser über 140 °C

Ein Hersteller von Temperiergeräten für Gießformen braucht in seinen Geräten Durchflusswerte von Sensoren der Modellreihe FD-H, angebunden über das Netzwerk-Kommunikationsmodul der Modellreihe NQ. Das Wasser in seinen Geräten erreicht 160 bis 170 °C, daneben gibt es Ölkreise.

Für solche Temperaturen gibt es eine Hochtemperaturausführung der Modellreihe FD-H bis 180 °C Rohroberflächentemperatur, für Rohre bis 1 1/4 Zoll. Oberhalb von 140 °C wird die Anzeigeeinheit getrennt vom Sensor montiert, und laut Katalog kommt eine Hochtemperaturkontaktplatte hinzu. Ob ein Kreis mit 170 °C stabil gemessen wird, zeigt erst der Test am Gerät.

Schmieden und Stanzen: Kühlwasser am Werkzeug

An einer Schmiedelinie für Federn ist der Kühlmitteldurchfluss die Aufgabe; vorgesehen ist dafür die Modellreihe FD-H. Am Kühlbad, in das die heißen Federn gelangen, soll die Messung von einer Sonde auf ein berührungsloses Verfahren umgestellt werden.

In einer Schmiede für Metallteile soll der Füllstand eines Konzentratbehälters aus Metall von höchstens 1,5 m Höhe erfasst werden, angebunden über IO-Link mit 20 m Kabel. Durchfluss und Konzentration der Werkzeugkühlung gehören zur selben Anwendung.

Ein Stanzwerk will Wasser von 0,1 bis 30 l/min an einem Gummischlauch von gut 16 mm Außendurchmesser überwachen, mit Analogsignal an die Steuerung. Für Schläuche hat die Modellreihe FD-H eine eigene Ausführung, die bis 100 °C arbeitet. Bei einem Rohrhersteller geht es an einer Schmiedemaschine um eine Messung an DN80 mit IO-Link; DN80 liegt im Bereich der Modellreihe FD-R von DN40 bis DN200.

Öfen und Vakuumöfen: Kühlwasser und Spülgas

Ein Betrieb mit Metallisierung und Schmiede braucht für die Kühlung mehrerer Öfen mehrere Dutzend Durchflussmessstellen und an einem Kühlprozess Radar-Füllstandssensoren. In einem Stahlwerk geht es an einer Anlage der Sekundärmetallurgie um Kühlflüssigkeit an zwei 2-Zoll-Leitungen.

Ein Hersteller von Vakuumöfen braucht neben Werten für Flüssigkeiten auch Druck und Differenzdruck. Für das Spülgas kommt der Anklemmbare Durchflusssensor für Druckluft und Gase der Modellreihe FD-G in Betracht. Dessen Katalog nennt Stahl- und Edelstahlrohre sowie Luft und Stickstoff; ob ein anderes Spülgas passt, ist vor dem Einsatz zu klären. Empfohlen ist laut Katalog ein Innendruck von mindestens 0,4 MPa.

Der technische Leitfaden zu den Durchflusssensoren nennt außerdem die Kühlung von Schweißspitzen und Transformatoren als Anwendung. Damit gehören auch die Kühlkreise von Schweißanlagen in einem Metallbetrieb zu den Messstellen, an denen ein anklemmbarer Sensor den Durchfluss von außen überwacht.

Häufige Fragen

F Welche Leitungsgrößen deckt ein anklemmbarer Durchflusssensor in der Walzenkühlung ab?

Der Anklemmbare Durchflusssensor der Modellreihe FD-R ist für Rohre von DN40 bis DN200 ausgelegt. Er misst den Durchfluss von außen und überwacht zusätzlich die Temperatur. In einem Walzwerk ist er an der Walzenkühlung im Einsatz.

F Verträgt die Messung schmutziges oder aggressives Kühlwasser?

Der Sensor sitzt außen auf dem Rohr und berührt das Wasser nicht. Eine allgemeine Aussage zur Eignung für ein bestimmtes Wasser trifft dieser Beitrag nicht. Ob die Messung an einer Leitung mit stark verschmutztem Wasser stabil bleibt, klärt ein Test an der realen Leitung.

F Wo sitzt die Anzeige, wenn das Rohr heißer als 140 °C ist?

Bei der Hochtemperaturausführung der Modellreihe FD-H wird die Anzeigeeinheit oberhalb von 140 °C getrennt vom Sensor montiert. Die Ausführung reicht bis 180 °C Rohroberflächentemperatur. In einer dokumentierten Anwendung geht es um Wasser von 160 bis 170 °C in Temperiergeräten für Gießformen.

F Eignet sich ein Radar-Füllstandssensor für Abschreckbäder?

Der Leitfaden zum Radar-Füllstandssensor der Modellreihe FR führt Abschreckflüssigkeitstanks und die Wärmebehandlung als Anwendungen. Der Sensor misst von oben und braucht keinen Kontakt mit dem Bad. Für tiefe Becken gibt es Fernbereichsmodelle bis 20 m.

F Wie viele Messstellen braucht eine Walzlinie?

In einem dokumentierten Walzwerk sind es an der Walzenkühlung rund drei Messstellen je Linie, ausgeführt mit der Modellreihe FD-R. Mehrere Messstellen ordnen eine Abweichung einem Abschnitt zu, eine einzelne Messung in der Hauptleitung zeigt nur die Summe.

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