Verfahrenstechnik 5/2018

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