Entwicklung eines Tools zur Optimierung der Kreislaufführung von Gießereistäuben mittels multikriterieller Entscheidungsanalyse
Development of a tool for optimizing the circulation of foundry dusts using multicriteria decision analysis
- Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Optimierungsmodells zur automatisierten Rezepturerstellung von SiC-Formlingen für den Kupolofen. Kern des Modells ist ein linearer Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA)-Ansatz, der mittels gewichteter Augmented-Tschebyscheff-Skalarisierung sowie der Min-Max-Methode in Excel/VBA umgesetzt wurde. Ein besonderer Fokus liegt auf der Integration von Gießereistaub und dessen Auswirkungen.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Recycling primär ökonomische Vorteile bietet, während die ökologischen Effekte ambivalent bleiben. Während der Einsatz von Stäuben konsistent die Kosten senkt, führt er zumeist zu einer höheren Umweltwirkung. Eine Ausnahme bilden Rezepturen mit hohen Anforderungen an den SiC- oder Mangangehalt: Hier ermöglicht der Staub die Substitution von Quarzsand zur Erreichung der Zielbasizität, was sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile generiert.
Die Aussagekraft der Ergebnisse ist durch die begrenzteDie vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Optimierungsmodells zur automatisierten Rezepturerstellung von SiC-Formlingen für den Kupolofen. Kern des Modells ist ein linearer Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA)-Ansatz, der mittels gewichteter Augmented-Tschebyscheff-Skalarisierung sowie der Min-Max-Methode in Excel/VBA umgesetzt wurde. Ein besonderer Fokus liegt auf der Integration von Gießereistaub und dessen Auswirkungen.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Recycling primär ökonomische Vorteile bietet, während die ökologischen Effekte ambivalent bleiben. Während der Einsatz von Stäuben konsistent die Kosten senkt, führt er zumeist zu einer höheren Umweltwirkung. Eine Ausnahme bilden Rezepturen mit hohen Anforderungen an den SiC- oder Mangangehalt: Hier ermöglicht der Staub die Substitution von Quarzsand zur Erreichung der Zielbasizität, was sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile generiert.
Die Aussagekraft der Ergebnisse ist durch die begrenzte Datenqualität bezüglich der spezifischen Umweltwirkungen variabler SiC-Gehalte eingeschränkt. Zukünftige Optimierungspotenziale liegen in einer Erweiterung der Systemgrenzen auf den gesamten Kupolofen-Prozess. Insbesondere durch die Anrechnung des Kohlenstoffgehalts im Staub – der im Ofen potenziell als Energieträger fungiert – ist eine signifikante Steigerung der ökologischen Vorteilhaftigkeit des Recyclings zu erwarten.…
- This paper describes the development of an optimization model for the automated recipe formulation of SiC briquettes used in cupola furnaces. At the core of the model is a linear Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) approach, which is implemented in Excel/VBA using weighted augmented Chebyshev scalarization and the min-max method. A particular focus is placed on the integration of foundry dust and its subsequent impacts.
The results demonstrate that recycling primarily offers economic benefits, while the environmental effects remain ambivalent. While the use of dust consistently reduces costs, it generally leads to a higher environmental impact. An exception is found in recipes with high requirements for SiC or manganese content: in these cases, the dust enables the substitution of silica sand to achieve the target basicity, thereby generating both economic and ecological advantages.
The validity of these findings is constrained by limited data quality regarding the specificThis paper describes the development of an optimization model for the automated recipe formulation of SiC briquettes used in cupola furnaces. At the core of the model is a linear Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) approach, which is implemented in Excel/VBA using weighted augmented Chebyshev scalarization and the min-max method. A particular focus is placed on the integration of foundry dust and its subsequent impacts.
The results demonstrate that recycling primarily offers economic benefits, while the environmental effects remain ambivalent. While the use of dust consistently reduces costs, it generally leads to a higher environmental impact. An exception is found in recipes with high requirements for SiC or manganese content: in these cases, the dust enables the substitution of silica sand to achieve the target basicity, thereby generating both economic and ecological advantages.
The validity of these findings is constrained by limited data quality regarding the specific environmental impacts of variable SiC contents. Future potential for optimization lies in expanding the system boundaries to encompass the entire cupola furnace process. In particular, by accounting for the carbon content within the dust – which potentially serves as an energy carrier within the furnace – a significant increase in the environmental benefit of recycling is anticipated.…
