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紅外熱像儀在鋼鐵廠中的應用

紅外熱像儀是檢測、控制與優化冶金生產流程與設備的關鍵工具。作為可靠的非接觸式工具,熱像儀提供整個表面區域,而非若干個單點區域的測溫讀數。此外,熱像儀令工作人員更快速、更安全、更容易地發現潛在問題,避免突發的系統關閉與故障。

紅外熱像儀是檢測、控制與優化冶金生產流程與設備的關鍵工具。作為可靠的非接觸式工具,熱像儀提供整個表面區域,而非若干個單點區域的測溫讀數。此外,熱像儀令工作人員更快速、更安全、更容易地發現潛在問題,避免突發的系統關閉與故障。

克虜伯•曼內斯曼鋼鐵公司(HKM),坐落在德國杜伊斯堡,是歐洲領先的鋼材、金屬板與管道生產商。該工廠由西門子、克虜伯與曼內斯曼工業聯合創建并發展壯大,并為各自的繼承公司所有。目前,HKM擁有3500名員工,年產量超過500萬噸。

HKM生產生鐵和鋼材。主要專注于生產種類繁多的連鑄板坯與圓坯等半成品。HKM還運營有一家焦化廠與一家燒結廠,在燒結廠中,含鐵顆粒形成球狀,或研磨成粉不斷被送入高爐冶煉。

煉鋼

鋼水在轉爐或電爐中形成,通過電爐閘門進入鋼包,經過進一步冶煉和化學過程后形成優質鋼,這些都僅在鋼包中發生。這種“鋼包冶金”也被稱作二次冶金。經歷了鋼包中的二級冶金過程,鋼包中的物質通過鋼包滑動閘門閥進入連續澆鑄機。然后,熱鋼從中間包進入連續澆鑄機模具進行澆鑄,并通過能精確控制鋼模液位的中間包滑動閘門閥流出。

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ThermaCAM™ P系列紅外熱像儀任務艱巨

HKM能源管理部的技術員Dirk Ehrlich表示:“實踐證明,在業內,使用紅外熱像儀追蹤溫度的價值不可估量。”Ehrlich與同事測量并計算熱氣開發、能量流或粉塵濃度等參數,這些均需確定并最終優化、減少工廠的能源輸出。他補充道:“紅外熱像儀使我們能在苛刻、難以接近或具有安全隱患的環境中更快速地完成檢測。”

在澆鑄階段,紅外熱像儀用于檢測輥子制冷的正常運行,以及發動機、齒輪與其他設備上的熱負載。風險一觸即發:直接接觸溫度為1,000 °C熱熔圓鋼的輥子與直接暴露在熱輻射中的澆鑄設備結構件可能會對工廠的正常運轉構成威脅。

連鑄設備生產出來的半成品板坯通常成堆冷卻。對上層板坯的運輸而言(例如,送入帶鋼熱軋機輥壓成卷材或薄板產品),需要維持在特定溫度范圍內。熱成像技術的硬件與軟件將實際溫度與各點的計算、預定溫度作對比,從而優化工藝過程。在燒結廠中,含鐵顆粒形成球狀,或研磨成粉不斷被送入高爐。經過這道生產工藝的燒結物仍有余熱,通過傳送帶進入燒結冷卻機。熱像儀在確定燒結物的平均溫度分布方面尤為有益,可評估燒結冷卻機上的熱負載。

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檢測耐火內襯故障

在澆鑄過程中,耐火材料對防止火災發生尤為重要。耐火材料每隔數個小時就要更換。其質量與性能對清潔、安全、流線型生產過程極其重要。

HKM能源管理部的另一位成員Ralf Ponczeck表示:“熔鋼操作之后,我們會定期檢查真空室的液艙蓋,檢測其熱負載情況。”

定期檢測兩臺生鐵攪拌器的表面是否局部溫度過高,以盡早確定耐火內襯是否發生損傷。每臺生鐵攪拌器的表面均負載2,000噸的生鐵。

同時,還應檢測魚雷式鐵水罐的耐火程度。魚雷式鐵水罐將液態生鐵從高爐輸送至吹氧鋼車間。在魚雷式鐵水罐中,熱成像技術能清晰地得出耐火內襯的狀態結果。

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該團隊還負責檢測轉爐爐底沖洗裝置的功能。由于沖洗是使用惰性氣體通過爐底完成的,沖洗裝置的開口處需保持清潔。其熱分布可通過紅外圖像捕捉到。能源管理部成員Alfred Lichtweg表示:“此種或相關類似測量具有高強度的熱輻射,因此我們使用長焦鏡頭來保護ThermaCAM熱像儀。長焦鏡頭也能輕松方便地拍攝更遠程的物體,如熱管道線路。”

當前使用的具有成本效益的其他應用包括檢測管道的沉積物,或檢測維持煉鋼步驟順利進行的機械。HKM還利用紅外熱像儀優化生產工藝:例如,由于紅外熱像儀能夠精確地觀察耐火材料的整個表面區溫度循環情況,因此工廠使用紅外熱像儀廣泛檢測替代性耐火內襯。

FLIR Systems ThermaCAM P系列熱像儀是進入、接觸并檢測高溫與危險區域十分實用的工具,對冶金業尤為甚之。這款熱像儀有助于保持一個關鍵、具有戰略重要性產業的正常運作:Dirk Ehrlich表示:“總之,HKM生產的每款德國制造卡車或汽車都有不同尋常之處:確切說,紅外熱像儀有12%的功勞。”

本案例以HKM公司Dirk Ehrlich與德國法蘭克福自由撰稿人Frank Liebelt共同撰寫的一篇文章為基礎。

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