Monitoraggio del refrattario delle siviere in acciaieria

Le siviere per la fusione di acciaio hanno durata limitata. Con l'usura del rivestimento refrattario o l'insorgere di fessurazioni causate da shock termici, la superficie esterna della siviera potrebbe venire esposta a temperature eccessive. Se il problema non viene rilevato tempestivamente, la siviera potrebbe disgregarsi, riversando il metallo fuso e mettendo a rischio la vita del personale e danneggiando attrezzature preziose. I sistemi di termocamere FLIR vengono utilizzati per monitorare in tempo reale le siviere e rilevare una rottura prima che si verifichi, permettendo di risparmiare ingenti somme di denaro e prevenendo infortuni, danni alle apparecchiature e interruzioni della produzione.

Sicurezza delle siviere

È noto che i rivestimenti refrattari nelle siviere delle acciaierie hanno vita limitata e la durata utile può essere ulteriormente ridotta dalla rottura dei mattoni refrattari a causa di urti meccanici. Quando il rivestimento si usura o si fessura, nella parte esterna di una siviera di trasporto può permeare del metallo fuso. Se il problema non viene rilevato tempestivamente, la siviera potrebbe disgregarsi, riversando il metallo fuso e mettendo a rischio la vita del personale e danneggiando attrezzature preziose.

Fortunatamente, le termocamere possono rilevare i punti caldi della siviera e segnalare il rischio di una rottura con grande anticipo rispetto a un'ispezione visiva. Questo consente di rimuovere tempestivamente la siviera e programmare la riparazione del rivestimento esattamente al momento giusto e al costo di sostituzione ottimale.

Sistema di monitoraggio della siviera

Solitamente la termocamera FLIR è collocata in custodie robuste e in posizioni fisse da cui si ha una chiara visuale del transito della siviera, colma di materiale, sulla gru a ponte. Le termocamere acquisiscono le immagini video della siviera in tempo reale e ne calcolano le temperature superficiali. Alcune termocamere possono coprire l'intera superficie della siviera, ma tipicamente vengono predefinite alcune regioni di interesse (ROI) per un'analisi e un esame più ravvicinati. Le immagini termiche delle ROI in cui è maggiormente probabile che si verifichino danneggiamenti possono essere memorizzate in un PC per un successivo confronto con le immagini attuali. La definizione delle ROI permette inoltre al software IR Monitor di FLIR di ignorare le elevate temperature sugli oggetti intorno alla siviera e che si trovano nel campo visivo della termocamera (FOV), riducendo così la frequenza di allarmi indesiderati.

Le immagini termografiche e i corrispondenti dati di temperatura vengono trasferiti al PC industriale tramite Ethernet e cavi in fibra ottica, evitando i problemi legati alle interferenze elettriche dell'ambiente in acciaieria.

Il software IR Monitor può quindi confrontare ciascun fotogramma proveniente da una termocamera con i modelli di immagine archiviati nella memoria del PC. L'operatore della gru a ponte non deve arrestare la gru in punti particolari per permettere l'acquisizione delle immagini e la produzione può continuare senza intralci. Quando vi è una corrispondenza tra il modello e la porzione corrispondente del campo visivo di una termocamera (come una regione di interesse), vengono calcolate le temperature. Se una temperatura supera i parametri predefiniti per la siviera, viene attivato un allarme. Le temperature esatte dei parametri per gli allarmi possono essere regolate facilmente, in base all'esperienza acquisita in acciaieria.

Il sistema di monitoraggio della siviera riconosce in modo automatico le regioni di interesse (ROI) predefinite e confronta la temperatura misurata con i parametri preimpostati.

Allarme per temperature eccessive

L'allarme può essere un semplice avvertimento, se la temperatura non è eccessivamente alta e il movimento della siviera verso il convertitore può proseguire. L'operatore può quindi confrontare la temperatura di avvertimento rilevata con l'analisi di andamento elaborata dal software e determinare se la siviera può rimanere in servizio per un'altra colata.

Ma se la temperatura della siviera è al di sopra di un livello critico, viene attivato un allarme di emergenza che interrompe immediatamente il movimento della gru a ponte. Inoltre, i messaggi di allarme e le immagini possono essere inviati all'ufficio di un responsabile dell'acciaieria tramite Ethernet, e-mail o ftp.

Carro siluro

L'applicazione descritta non è utile solo per le siviere. Lo stesso sistema può essere utilizzato anche per il monitoraggio del carro siluro. Gli obiettivi sono gli stessi e la principale differenza del sistema consiste nel montaggio delle termocamere. Tipicamente, le termocamere sono posizionate su entrambi i lati del binario lungo il quale i carri siluro vengono trasportati al convertitore.

I carri siluro vengono preriscaldati prima di travasarvi il metallo fuso, per evitare che il materiale si indurisca. Le termocamere possono essere efficacemente utilizzate per ottimizzare questo processo di preriscaldamento, riducendo al minimo la durata e il consumo di energia, garantendo al tempo stesso che il refrattario sia sufficientemente riscaldato per evitare l'indurimento del metallo fuso. Una termocamera può vedere attraverso la fiamma di preriscaldamento e monitorare la temperatura del refrattario a distanza di sicurezza. Questa soluzione rende superfluo l'uso di termocoppie, che sono meno accurate e bruciano di frequente.

Configurazione tipica

L'illustrazione schematica in questa pagina illustra una tipica configurazione per un sistema automatizzato di monitoraggio del refrattario di una siviera, che utilizza la termocamera FLIR A310 . Benché le uscite analogiche video e I/O digitali della termocamera le consentano di operare come sensore intelligente autonomo, la maggior parte delle applicazioni in acciaieria utilizza un proprio flusso dati digitale, inviato su linee Ethernet, in sistemi di automazione controllati da computer. L'interfaccia Ethernet dell'A310 può fornire il segnale video della termocamera praticamente ovunque e facilita il monitoraggio da più ubicazioni.

Il software IR Monitor di FLIR è utilizzato per controllare tutte le funzioni della termocamera, raccogliere i dati di temperatura, visualizzare le immagini termiche ed eseguire le analisi dei dati. Il display dell'operatore è l'interfaccia principale per le funzioni di allarme.