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Verfahrenstechnik 5/2018

Verfahrenstechnik 5/2018

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Volle Kontrolle beim Abkühlen Thermografie im Stahlguss eine sichere Überwachung und Protokollierung des Temperaturverlaufs hat sich der Einsatz von zwei Infrarotkameras Pyroview 768N protection von Dias Infrared bewährt. Nahes Infrarot Beim Stranggießen in Stahlwerken ist eine optimale Temperaturführung während der Abkühlung ein wichtiges Kriterium für qualitativ hochwertigen Stahl. Um schwankende Stahlqualitäten sicher auszuschließen, sind berührungslose Infrarot- Temperaturmessungen Stand der Technik. Autoren: Dr. Christian Schiewe, Experte für Hochtemperatur-Messsysteme, Katrin Schindler, Marketing Manager, beide Dias Infrared GmbH, Dresden Damit Stahl seine optimalen Eigenschaften erreicht, muss die Legierung als homogenes Gefüge ohne Lufteinschlüsse die Kokille verlassen. Aber auch in der anschließenden mehrstufigen Abkühlungsphase beeinflussen der Temperaturverlauf sowie die Ziehgeschwindigkeit die Qualität der Knüppel, Brammen, Rohre oder Träger. Geschieht die Abkühlung zu schnell, kann es zu Rissen im Gefüge kommen; bei einem zu langsamen Ablauf hingegen verringert sich die Produktivität der Anlage. Die häufig für die Temperaturüberwachung eingesetzten Pyrometer messen nur punktuell an einer Strangseite und erfassen die Temperatur daher lediglich stichprobenartig. Eine Alternative wären Infrarot-Linienkameras – diese erfassen zwar eine vollständige Seite des Stranges, haben aber Probleme beim Einrichten und stabilen Betrieb des Messsystems. Für Um die Oberflächentemperatur des Stahls beim Austritt aus der Kokille (ca. 1 370 °C) zuverlässig messen zu können, muss die Kamera im kurzwelligen IR-Bereich arbeiten. Die Messergebnisse von Infrarotkameras, die im Spektralbereich von acht bis 14 µm arbeiten, werden durch Oxidationsprozesse, Abbrand an der Strang oberfläche und den Wasserdampf stark verfälscht und sind daher nicht geeignet. Die Pyroview 768N protection hingegen messen in einem Spektralbereich von 0,8 bis 1,1 µm und erfassen einen weiten Temperaturbereich von 600 bis 1 500 °C (op tional bis 3 000 °C). Werden diese Kameras jeweils in einem 45°-Winkel zu den Strangseiten montiert, decken die beiden Geräte schon drei der vier Seiten des Strangs ab. Hierdurch ist eine permanente, zuver lässige Überwachung des Abkühlungsvorgangs möglich. Zudem kann der Prozess lückenlos für das Qualitätsmanagement dokumentiert werden. Mit den optional erhältlichen Objektiven mit diversen Öffnungswinkeln lassen sich die Kameras einfach an unterschied liche räumliche Verhältnisse anpassen. Neben der Ethernet- Schnittstelle besitzen die Kameras zwei galvanisch getrennte digitale Eingänge (Trigger) und zwei galvanisch getrennte Ausgänge (Alarm). Somit ist auch ein Stand-alone­ Betrieb ohne Rechnerkopplung möglich. Wegen der Verwendung eines hochdynamischen Si-NIR-Arrays mit logarithmischer Signalcharakteristik zeichnen sich die Hochtemperaturkameras durch einen langen durchgängigen Messbereich von 600 bis 1 500 °C aus. Die hohe räumliche Auflösung von 768 × 576 Pixeln bei bis zu 50 Bildern pro Sekunde erlaubt es, nicht nur passiv die Temperaturen in den verschiedenen Abkühlphasen zu erfassen. Es ist auch möglich, gezielt die Kühlungsparameter, bspw. den Wasser düsendruck, im laufenden Betrieb zu variieren, die Veränderungen zu analysieren und so den idealen Abkühlprozess zu ermitteln. Die vollflächige Messung und Aufzeichnung am kompletten Strangaustritt erspart zudem die Neujustierung beim Wechsel der Stranggeometrie. Stattdessen können an der Leitwarte über die 38 VERFAHRENSTECHNIK 5/2018

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN leistungsfähige Pyrosoft-Software einfach die jeweiligen Messfelder definiert werden. Gleiches gilt für die Definition der Solltemperaturen, bspw. nach dem Wechsel der Stahlqualität. 01 Werden die IR-Kameras jeweils in einem 45°-Winkel zu den Strangseiten montiert, decken die beiden Geräte drei der vier Seiten des Strangs ab Leistungsfähige Software Wichtig ist nicht nur die Überwachung der Temperaturverläufe mit leistungsfähigen Hochtemperatur-IR-Kameras – auch die anschließende Datenauswertung ist für die Prozesssteuerung und das Qualitätsmanagement entscheidend. Die Online-Datenübertragung erfolgt bei der Protection-Serie über eine sichere und zuverlässige Gigabit- Ethernet-Verbindung, mit der auch mehrere Kameras einfach in ein System integriert werden können. Die leistungsstarke Dias-Online-Software Pyrosoft Professional ermöglicht die Kamerasteuerung und -überwachung sowie die Aufnahme, Visualisierung, Bearbeitung und Archivierung der Messdaten. Die Aufnahme kann mit Triggerfunktionen automatisiert werden, zudem speichert sie ebenfalls automatisch in frei wählbaren Intervallen die Messdaten ab. Die Analysefunktion der Software stellt diverse Optionen bereit: Minima, Maxima und Mittelwerte können über die komplette Aufzeichnung errechnet werden. Schon kleine unverzunderte Stellen am Gießstrang reichen daher aus, um über die Maximalwert- Auswertung den Hotspot am Strang korrekt zu erfassen. Die Video sequenzen lassen sich mit frei wählbarer Framerate aufzeichnen und das Standbild an der Mess-Cursorposition anzeigen. Für das Qualitätsmanagement und spätere Offline-Analysen bietet die Software umfangreiche Export- und Berichtsfunktionen, um die aufgezeichneten Messwerte entsprechend weiterverarbeiten zu können (Text, Excel- und Wordformat). Das Thermografiesystem kann entweder aktiv den Operator im Leitstand unterstützen oder direkt an die SPS angebunden werden. Mittels voreingestellter Alarmschwellen ist damit eine weitgehende Automatisierung des Abkühlvorgangs möglich. Fotos: SMS group, Creative Commons Lizenz (Schimi1848), Dias Infrared GmbH www.dias-infrared.de 02 Pyroview-Kameras sorgen für eine sichere Überwachung und Protokollierung des Temperaturverlaufs Weil uns die Natur vertraut. Gefahrstofflagerung | Know-how | Arbeitsschutz | Industriebedarf | 0800 753-000-3 | www.denios.de

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