OWL EYE® in the steel mill — scrap, slag and bunker volumeOWL EYE® im Stahlwerk — Schrott, Schlacke und Bunker-VolumenOWL EYE® in acciaieria — rottame, scoria e volume nei bunker

Anyone who tries to drop a LiDAR volume measurement from the cement or mineral world straight into a steel mill usually fails in three places: heat, magnetic fields, and the fact that almost every scrap yard has a crane running over it. In Stahl Technik 1/2024 we wrote up what Sachtleben Technology actually does on those sites — this post sums up the three practical points.

1. Scrap piles — multi-material calibration. A scrap pile is not a homogeneous heap. Extrusion offcuts, turnings, baled scrap, body-panel bundles — every class has its own bulk density and its own optical reflectivity. A standard LiDAR calibration against a known clinker tonnage does not transfer. The steel variant of OWL EYE® STOCKPILE ships with a multi-material profile: the operator picks the current scrap class in the dashboard, the system applies the stored bulk density and correction curve. Class change, factor change — all logged, all traceable.

2. Bunkers for bulk additives — ATEX and inlet temperature. Steel mills feed lime, dolomite, coke breeze and alloys through bunkers. Two requirements meet here that the standard catalogue does not cover in parallel: ATEX zones above flammable or dust-laden bunkers, and inlet temperatures that under normal operation reach 60–70 °C at the bunker ceiling. The ATEX variant of OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS uses certified sensor electronics, a flameproof enclosure and an inert-gas purge fitting for the optics. The specified temperature range of −40 °C to +80 °C covers most bunkers; on the tap-hole side of the blast furnace we run with active cooling.

3. Crane integration — sensor position and data synchronisation. A magnet or grab crane moves above a scrap yard in two axes. A LiDAR optic mounted fixed to the hall roof sees the crane as intermittent occlusion — it sits between the sensor and the material. We resolve that two ways in practice:

• Multi-sensor layout: two or three optics at offset positions, so the crane never blocks all of them at the same moment. The OWL EYE® software fuses the point clouds and masks the crane out automatically.
• Crane position input: the crane controller delivers its current axis positions over Modbus, and the OWL EYE® software ignores point-cloud regions geometrically covered by the crane. Clean data, no masking heuristic.

Both routes deliver the specified ±1 % accuracy; the choice depends on whether the crane offers an open interface.

What we learned from the steel world. Three things that went into our standard engineering checklist:

• Survey the magnetic field before mounting the optics. Magnet cranes generate stray fields that under unfavourable conditions can disturb the internal IMUs. A magnetometer pass before installation saves later re-engineering.
• Power supply is not trivial. Steel mills have hard load swings, arc-furnace voltage dips, EMC levels beyond what civilian wiring tolerates. For ATEX bunkers we always run separate power and data lines with surge protection at both ends.
• Maintenance has to be possible while the line runs. A steel mill does not stop because a sensor needs swapping. We design the brackets so an optic can be exchanged from a man-lift in under 15 minutes.

Steel is a demanding environment for any sensor. It is also an environment where continuous volume measurement per bunker and per pile quickly generates a six-figure yearly value — through reduced loading and unloading travel, through more accurate material allocation in the MES balance, through fewer empty crane runs.

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Wer eine LiDAR-Volumenmessung aus der Zement- oder Mineralwelt eins zu eins in ein Stahlwerk verlegt, scheitert in der Regel an drei Stellen: Hitze, Magnetfeldern und der Tatsache, dass über fast jedem Schrottlager eine Krananlage steht. Im Stahl Technik 1/2024 haben wir aufgeschrieben, was Sachtleben Technology dort konkret macht — dieser Beitrag fasst die drei praktischen Punkte zusammen.

1. Schrott-Halden — Multi-Material-Kalibrierung. Eine Schrott-Halde ist kein homogener Haufen. Strangpressreste, Späne, Bündelschrott, Karosserie- Pakete — jede Klasse hat ihre eigene Schüttdichte und ihren eigenen optischen Reflexionsgrad. Eine Standard-LiDAR-Kalibrierung gegen eine bekannte Klinker-Tonnage funktioniert hier nicht. OWL EYE® STOCKPILE wird in der Stahl-Variante mit einem Multi-Material-Profil ausgeliefert: Der Bediener wählt die aktuelle Schrottklasse im Dashboard, das System rechnet mit der hinterlegten Schüttdichte und Korrekturkurve. Wechselt die Klasse, wechselt der Faktor — alles dokumentiert, alles rückverfolgbar.

2. Bunker für Schüttgut-Zusätze — ATEX und Eintrittstemperatur. In Stahlwerken werden Kalk, Dolomit, Koksgrus und Legierungen über Bunker zugegeben. Hier kommen zwei Anforderungen zusammen, die im Standard- Sortiment nicht parallel auftreten: ATEX-Zonen über brennbaren oder staubbelasteten Bunkern, und Eintrittstemperaturen, die im Normalbetrieb auch mal 60–70 °C an der Bunkerdecke erreichen. Die ATEX-Variante von OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS nutzt zertifizierte Sensorik, ein druckfest gekapseltes Gehäuse und einen Inertgas-Spülanschluss für die Optik. Der spezifizierte Temperaturbereich von −40 °C bis +80 °C reicht für die meisten Bunker; an der Hochofen-Stichlöcher-Seite arbeiten wir mit aktiver Kühlung.

3. Krananlagen-Integration — Sensor-Position und Daten-Synchronisation. Über einem Schrottlager bewegt sich der Magnet- oder Greiferkran in zwei Achsen. Eine fest am Hallendach montierte LiDAR-Optik sieht den Kran als intermittierende Verdeckung — er steht zwischen Sensor und Material. Praktisch lösen wir das auf zwei Wegen:

• Multi-Sensor-Aufstellung: zwei oder drei Optiken an versetzten Positionen, sodass der Kran nie alle gleichzeitig verdeckt. Die OWL EYE®-Software fusioniert die Punktwolken und maskiert den Kran automatisch heraus.
• Kran-Position-Eingang: die Steuerung des Krans liefert per Modbus die aktuellen Achsen-Positionen, die OWL EYE®-Software ignoriert Punktwolken-Bereiche, die geometrisch durch den Kran abgedeckt sind. Saubere Daten, ohne Maskierungs-Heuristik.

Beide Wege liefern dieselbe spezifizierte Genauigkeit von ±1 %; die Wahl hängt davon ab, ob die Krananlage eine offene Schnittstelle bietet.

Was wir von der Stahlwelt gelernt haben. Drei Dinge, die wir in unsere Standard-Engineering-Checkliste übernommen haben:

• Magnetfelder ausmessen, bevor die Optik montiert ist. Magnetkrane erzeugen Streufelder, die unter ungünstigen Bedingungen die internen IMUs beeinflussen können. Ein Magnetometer-Gang vor der Montage erspart späteres Re-Engineering.
• Die Stromversorgung ist nicht trivial. Stahlwerke haben harte Lastwechsel, Lichtbogen-Spannungseinbrüche, EMV-Niveau jenseits dessen, was eine zivile Verkabelung verträgt. Wir verlegen für ATEX-Bunker grundsätzlich getrennte Versorgungs- und Datenleitungen mit Überspannungs­schutz an beiden Enden.
• Wartung muss bei laufender Anlage möglich sein. Ein Stahlwerk steht nicht still, weil ein Sensor gewechselt wird. Wir konstruieren die Halterungen so, dass eine Optik in unter 15 Minuten von einer Hubsteigerbühne aus austauschbar ist.

Stahl ist ein anspruchsvolles Umfeld für jede Sensorik. Es ist auch ein Umfeld, in dem eine kontinuierliche Volumenmessung pro Bunker und pro Halde schnell sechsstelligen Wert pro Jahr generiert — durch reduzierte Auf- und Entladewege, durch genauere Material-Zuordnung in der MES-Bilanz, durch weniger Krananlagen-Leerfahrten.

Mehr zur Volumenmessung im Stahlwerk unter /stahl/, dazu /stockpile/, /bunkers-feeders/ und /industries/.

Chiunque provi a calare una misurazione volumetrica LiDAR dal mondo del cemento o dei minerali direttamente in un'acciaieria di norma fallisce in tre punti: calore, campi magnetici e il fatto che quasi ogni piazzale rottame ha una gru che ci passa sopra. Su Stahl Technik 1/2024 abbiamo descritto cosa fa effettivamente Sachtleben Technology su quei siti — questo articolo riassume i tre punti pratici.

1. Cumuli di rottame — calibrazione multi-materiale. Un cumulo di rottame non è un mucchio omogeneo. Sfridi di estrusione, trucioli, rottame imballato, fasci di pannelli carrozzeria — ogni classe ha la propria densità apparente e la propria riflettività ottica. Una calibrazione LiDAR standard contro un tonnellaggio noto di clinker non si trasferisce. La variante per acciaio di OWL EYE® STOCKPILE include un profilo multi-materiale: l'operatore seleziona la classe di rottame corrente nella dashboard, il sistema applica la densità apparente e la curva di correzione memorizzate. Cambio classe, cambio fattore — tutto registrato, tutto tracciabile.

2. Bunker per additivi sfusi — ATEX e temperatura di ingresso. Le acciaierie alimentano calce, dolomite, fini di coke e leghe attraverso bunker. Qui si incontrano due requisiti che il catalogo standard non copre in parallelo: zone ATEX sopra bunker infiammabili o impolverati e temperature di ingresso che in esercizio normale raggiungono 60-70 °C alla volta del bunker. La variante ATEX di OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS utilizza elettronica del sensore certificata, custodia antideflagrante e un attacco per spurgo a gas inerte per le ottiche. Il range di temperatura specificato di −40 °C a +80 °C copre la maggior parte dei bunker; sul lato foro di colata dell'altoforno operiamo con raffreddamento attivo.

3. Integrazione con la gru — posizione del sensore e sincronizzazione dei dati. Una gru a magnete o a benna si muove sopra un piazzale rottame su due assi. Un'ottica LiDAR fissata al tetto del capannone vede la gru come un'occlusione intermittente — si interpone tra il sensore e il materiale. In pratica risolviamo in due modi:

• Layout multi-sensore: due o tre ottiche in posizioni sfalsate, così la gru non blocca mai tutte contemporaneamente. Il software OWL EYE® fonde le nuvole di punti e maschera la gru automaticamente.
• Ingresso posizione gru: il controllore della gru comunica le posizioni correnti degli assi via Modbus, e il software OWL EYE® ignora le regioni della nuvola di punti geometricamente coperte dalla gru. Dati puliti, nessuna euristica di mascheratura.

Entrambe le strade offrono l'accuratezza specificata ±1 %; la scelta dipende dal fatto che la gru offra un'interfaccia aperta.

Cosa abbiamo imparato dal mondo dell'acciaio. Tre cose che sono entrate nella nostra checklist ingegneristica standard:

• Misurare il campo magnetico prima di montare le ottiche. Le gru a magnete generano campi parassiti che in condizioni sfavorevoli possono disturbare le IMU interne. Un passaggio con magnetometro prima dell'installazione risparmia rilavorazioni successive.
• L'alimentazione non è banale. Le acciaierie hanno forti oscillazioni di carico, abbassamenti di tensione del forno ad arco, livelli EMC oltre quanto il cablaggio civile tolleri. Per i bunker ATEX stendiamo sempre linee di alimentazione e dati separate con protezione contro le sovratensioni a entrambi gli estremi.
• La manutenzione deve essere possibile a linea operativa. Un'acciaieria non si ferma perché va sostituito un sensore. Progettiamo le staffe in modo che un'ottica possa essere scambiata da una piattaforma elevatrice in meno di 15 minuti.

L'acciaio è un ambiente esigente per qualsiasi sensore. È anche un ambiente in cui la misurazione volumetrica continua per bunker e per cumulo genera rapidamente un valore annuo a sei cifre — attraverso meno corse di carico e scarico, una ripartizione materiale più accurata nel bilancio MES, meno corse a vuoto della gru.

Maggiori dettagli sulla misurazione volumetrica per acciaierie su /stahl/, oltre a /stockpile/, /bunkers-feeders/ e /industries/.