Contactloze temperatuursensor reduceert energieverbruik in staalindustrie

Het verwerken van staal gaat gepaard met hoge temperaturen die gedurende de verschillende processtappen nauwlettend moeten worden gecontroleerd. Als de temperatuur niet constant wordt gehouden, kan dit leiden tot defecte componenten en hoge kosten voor nabewerking. Om dit te voorkomen en processen in de staalindustrie te verbeteren, ontwikkelt Hogeschool Landshut in het kader van het onderzoeksproject ‘AtoFurnance’ een nieuwe contactloze temperatuursensor.

Deze moet een veel snellere en nauwkeurigere meting mogelijk maken dan voorheen. Het onderzoeksteam onder leiding van prof.dr. Tim Rödiger van de faculteit Werktuigbouwkunde wil de temperatuursensor gebruiken om de staalverwerking efficiënter te maken, de materiaalkwaliteit te verbeteren en de energie- en productiekosten te verlagen. De twee bedrijven LKM electronic en automatic Klein nemen als industriële partners deel aan het project.

Metingen in microseconden

“Om de energietransitie te laten slagen, is het essentieel om de energie-efficiëntie te verhogen en besparingen te realiseren in energie-intensieve industrieën”, zegt Rödiger. De Landshuthoogleraar ziet dan ook grote potentie in het nieuwe meetsysteem voor de staalverwerking. Het apparaat, gebaseerd op ALTP-sensoren (atomic layer thermopiles), maakt het mogelijk om temperaturen en warmtestromen te meten in een tijdsresolutie van microseconden en onderscheidt zich daarmee van eerdere sensoren.

De sensor is aangepast en gekalibreerd om als stralingsthermometer te fungeren. “Dit werkt vergelijkbaar met een koortsthermometer voor het voorhoofd”, legt Rödiger uit. “We gebruiken hem om de oppervlaktetemperatuur te meten, alleen veel sneller en op een veel grotere afstand.”

Kwaliteitsverlies door temperatuurschommelingen

“De snelle en nauwkeurige meting moet ertoe bijdragen dat processen in de procesketen in de toekomst sneller en efficiënter verlopen”, legt Rödiger uit. Langzame processequenties leiden meestal tot veel energieverlies, waardoor de oppervlakken oxideren en de kwaliteit van de componenten vaak verslechtert.

Het gevolg: het materiaal moet of tegen hoge kosten mechanisch worden nabewerkt of voldoet niet aan de kwaliteitseisen en wordt als afval afgevoerd. Beide kosten de sector veel geld.

Energie besparen en efficiëntie verhogen

Het nieuwe meetapparaat moet het mogelijk maken om de processen in de hete staalpersen te optimaliseren en bijvoorbeeld de temperatuur of de contactdruk daarop af te stemmen. De snelheid van de meting heeft een directe invloed op de materiaalkwaliteit. “Hierdoor zouden bedrijven hun kosten kunnen verlagen en tegelijkertijd de productkwaliteit kunnen verhogen”, vat Rödiger de voordelen van het nieuwe meetsysteem samen.

In samenwerking met de twee industriële partners LKM electronic en automatic Klein willen de onderzoekers tegen het einde van het project een demonstrator en nieuwe processtrategieën ontwikkelen. Het AtoFurnace project loopt tot eind 2023.