Infrarotkamera für die Stahlindustrie Berührungslose Temperatur-Messtechnik von Optris - KEM

Infrarotkamera für die Stahlindustrie

Berührungslose Temperatur-Messtechnik von Optris

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Da die Herstellung von Stahl mit einem enormen Energieeinsatz verbunden ist, kommt der Überwachung der Temperatur eine hohe Bedeutung zu. Sie dient der Erzeugung qualitativ hochwertiger Produkte, indem mögliche Schwachstellen rechtzeitig erkannt und Prozesse entsprechend optimiert werden können – unter anderem durch eine für extreme Temperaturen geeignete Kamera von Optris.

Dipl.-Ing. Torsten Czech, Head of Product Management, Optris

Zur Prozess- und Qualitätsoptimierung müssen bei der Erzeugung und Verarbeitung von Stahl und Metallen bei vielen Prozessen klar definierte Solltemperaturen eingehalten werden. Berührungslose Messtechnik in Form von tragbaren Laser-Handthermometern sowie stationären Infrarot-Thermometern und Wärmebildkameras haben sich hierbei etabliert, da sie eine verschleißfreie Messung aus sicherer Entfernung ermöglichen. Die Technik ist mittlerweile so weit, dass spezifische Infrarotkameras mit entsprechendem Hochtemperaturzubehör den Markt erobern. Optris präsentiert in diesem Zusammenhang auf der Hannover Messe 2017 ihre zweite „Hochtemperatur-Kamera“ Optris PI 05M. Diese wurde speziell für Temperaturmessungen an Metallschmelzen konzipiert und misst im Wellenlängenbereich von 500 bis 540 µm.
Weiter Temperaturbereich mit bis zu 1 kHz messbar
Die spektrale Empfindlichkeit der kompakten Kamera ist für Temperaturmessungen auf Metalloberflächen und -schmelzen optimiert und bietet dabei einen durchgehenden, ohne Unterbrechung nutzbaren Temperaturbereich. Dieser reicht von 900 °C bis 2000 °C wodurch die bei anderen Modellen übliche Umschaltung des Temperaturbereichs überflüssig wird. Die Infrarotkamera kann damit in fast allen Prozessen der Stahlherstellung und -weiterverarbeitung eingesetzt werden. Ihr hochdynamischer CMOS-Detektor hat eine maximale Auflösung von 764 x 480 Pixel und arbeitet bei einer Bildfrequenz bis zu 80 Hz. Diese hohe Auflösung im Zusammenspiel mit schmal öffnenden Teleobjektiven erlaubt die Montage der Kamera in einiger Distanz zum heißen Messobjekt und liefert trotzdem ein exaktes Bild der Wärmeverteilung. Sollen sehr schnelle Prozesse überwacht werden, lässt sich die Auflösung der Kamera auf weitere Werte umschalten und erreicht dann bei 72 x 56 Pixel oder 764 x 8 Pixel eine Abtastfrequenz von maximal 1000 Hz. Damit, und mit der möglichen direkten analogen Ausgabe der Temperatur sowie einer frei definierbaren 8-x-8-Pixel-Region mit einer Einstellzeit von 1 ms in Echtzeit, kann die Kamera auch als schnelles Infrarot-Thermometer betrieben werden.
Mehrfeldmessungen und Qualitätsprüfung beim Strangguss
Beim Strangguss, einem Verfahren sowohl zur diskontinuierlichen als auch kontinuierlichen Herstellung symmetrischer Voll- oder Hohlgussstücke wird das flüssige Metall durch meist wassergekühlte Kokillen gegossen und der Strang mit einer Geschwindigkeit, die der Erstarrungsgeschwindigkeit entspricht, abgezogen. Der wichtigste Parameter beim Stranggießen ist die exakte Einhaltung der Prozesstemperaturen an der Auslaufstrecke, damit der Stahl in einem homogenen Legierungsgefüge erstarrt. Je nach Entfernung und Bildwinkel des verwendeten Kameraobjektivs, können mehrere Stränge in der Auslaufzone gleichzeitig überwacht werden. Die Kamera erfasst in Verbindung mit der kostenlos erhältlichen Software PI Connect die Hot Spots auf allen vier Strängen und ermöglicht damit eine automatische Prozess- und Qualitätskontrolle. Über die Analogausgänge der Kamera können darüber hinaus Abweichungen im Temperatursollprofil direkt an eine Prozesssteuerung übergeben werden, um entsprechende Reaktionen einzuleiten.
Um im Anschluss an den Strangguss die notwendige Festigkeit zu erreichen, wird der Strang anschließend gewalzt. Der Guss muss völlig frei von Fehlern sein, um den hohen Belastungen im späteren Gebrauch zu widerstehen. Hier kann die Wärmebildkamera Optris PI 05M mit ihrem 2D-Messfeld eingesetzt werden, um einen weiten Bereich des Strangs zu erfassen. Bei einer von drei durchzuführenden Messungen steht die Kamera dabei senkrecht über dem Profil. In den Thermografiebildern sieht man dann deutlich die Lage der Messbereiche und mögliche Fehler im Material. Werden diese während der Produktion nicht erkannt, kann das durch spätere Einflüsse schnell zu einem Bruch führen.
Komplettlösung aus einer Hand
Die auf moderner Technologie basierende Wärmebildkamera Optris PI 05M mit ihrem durchgehenden, ohne Unterbrechung nutzbaren Temperaturbereich erlaubt die lückenlose Überwachung und Dokumentation von Fertigungsprozessen in der Stahlindustrie. Die bereits erwähnte spektrale Empfindlichkeit von 500 – 540 nm ermöglicht dabei genaue Messungen bei sich ändernden Emissionsgraden sowie einer gleichzeitig geringeren Beeinträchtigung durch atmosphärische Einflüsse. Außerdem ist sie in der Lage, durch das Schutzglas des Leitstandes hindurch zu messen. So kann das Personal verschiedene Punkte in der Produktion aus der Ferne kontrollieren. Die Blockung von Strahlung oberhalb von 540 nm ermöglicht darüber hinaus einen Einsatz der neuen Kamera in allen Laserbearbeitungsprozessen, in denen moderne Festkörperlaser, die typischerweise im nahen Infrarot arbeiten, verwendet werden. Mit ihren vielfältigen Schnittstellen ermöglicht die Kamera eine Integration in Netzwerke und Steuerungssysteme moderner Fabriken und erfüllt somit bereits die Anforderungen von Industrie 4.0. ik
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