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Das thermographische Schlackedetektionsverfahren TSD wird seit 1999 erfolgreich an Konvertern eingesetzt. Dabei wird die unterschiedliche Emissivität von Stahl und Schlacke im Infrarotbereich ausgewertet. Das System benötigt keine Sensoren am oder im Konvertergefäß.

Anwendung
Technologie
Veröffentlichungen

Anwendung

Die steigenden Anforderungen an den Reinheitsgrad von Stählen verlangen ein schlackenfreies Umfüllen von flüssigem Stahl vom Oxygenstahlkonverter oder Elektroofen in die Pfanne. Eine Voraussetzung dafür ist, dass Beimengungen von Schlacke zum flüssigen Stahl rechtzeitig detektiert werden können. AMEPA’s neuestes Schlackeerkennungssystem detektiert das Mitfließen von Schlacke im Stahl auf thermografischer Basis.

Die thermografische Schlackeerkennung nutzt den Umstand, dass die thermischen Abstrahlcharakteristiken von Stahl und Schlacke im fernen Infrarotbereich bei gleicher Temperatur deutlich unterschiedlich sind.

Ein thermografisches Schlackeerkennungssystem besteht im Wesentlichen aus einer den Abstichstrahl beobachtenden Infrarotkamera, einem Auswerterechner und einem Anzeigegerät. Die Infrarotkamera ist zum Schutz vor Beschädigungen in einem gekühlten Stahlgehäuse untergebracht.

Das Kamerabild wird in einer Falschfarbendarstellung sowohl auf einem Monitor an dem System, als auch auf einem peripheren Monitor am Kippstand ausgegeben.

Die Daten aus der Überwachung eines Abstiches werden, zusammen mit dem Konverterwinkel und weiteren Stahlwerkssignalen zu charakteristischen Kenngrößen verarbeitet. So wird z. B. die Menge der mitfließenden Schlacke durch einen Index dargestellt.

Zur Überprüfung des Abstichs zu einem späteren Zeitpunkt wird dieser als Videosequenz digital archiviert.

Technologie

Ein zuverlässiges Schlackedetektionssystem muss das Mitfließen von Schlacke auch unter verschiedenen Betriebsbedingungen sicher und reproduzierbar detektieren.

Unterschiedliche Betriebsbedingungen sind z. B.:

  • Unterschiedliche Abstichtemperaturen
  • Wechselnde Oberflächencharakteristiken des Abstichstrahles
  • Wechselnde Staub- und Feuchtigkeitsanteile in der Umgebungsluft
  • Überlagernde Infrarotstrahlung anderer Energiequellen

Ein zuverlässiges System muss so intelligent sein, dass es diese Einflüsse entweder ausblenden oder kompensieren kann.

Die unterschiedliche Intensität der thermischen Strahlung von Stahl und Schlacke hängt zum einen von der chemischen Zusammensetzung der beiden Stoffe ab, zum anderen von dem für die Messung herangezogenen Wellenlängenbereich. Während im sichtbaren Wellenlängenbereich die Unterschiede in der Strahlung minimal sind, steigen sie mit wachsender Wellenlänge an. Daher benutzt AMEPA als Detektor Infrarotkameras, die im fernen Infrarotbereich arbeiten. Dieser Wellenlängenbereich hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Strahlung von Rauch- und Staubpartikeln weniger stark beeinflusst wird als in niedrigeren Wellenlängenbereichen.

Bei dem AMEPA TSD System werden die Bildinformationen von einem Industrie-PC ausgewertet.

Die Bildverarbeitungssoftware ist in der Lage unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken des flüssigen Stahlstromes automatisch zu berücksichtigen ebenso wie Änderungen in den Transmissionsverhältnissen zwischen Stahl und Kamera. Das System passt sich adaptiv an die jeweils vorliegenden Bedingungen an. Damit auch bei Lageänderungen des Abstichsstrahles eine optimale Auswertung stattfinden kann, folgt ein Auswertefenster der Abstichstrahlabbildung automatisch.

Veröffentlichungen

  • K.J. Graham, M. Ricci, S. Waterfall, G.A. Irons: "Slag Carryover Control at ArcelorMittal Dofasco". AISTech 2008.

  • LI Jiang, ZHOU Jigang, ZHONG Zhimin, LI Cunlin, KONG Xianghong: "Application of Thermographic Slag Detection System in Baosteel". AISTech 2007.

  • A. Overbosch, J. v Oord, P. Koopmans, L. Knorren: "Improvement of Tapping Procedures at Cvorus Ijmuiden" BHM, 148.Jg.(2003), Heft 7.

  • K. Bertermann and W. Bender-Bergold: "Tapping Practices & BOF Yield Improvement Session". AISTech 2005.

  • C. Pinheiro, R. Brandao, M. Al-Shammari, K. Al-Jarba, M. Al-Gahtani and B. Prott: "Test of a Thermographic Slag Detection System at the Saudi Iron and Steel Company (Hadeed)." 6th European Conference on Continuous Casting 2008.

  • Wode, S.: „Thermographic slag detection" millennium steel 2001, S. 140 - 143

  • Goldstein, D. A.; Sharan, A.; Stofanak, J. A.: „Infrared Imagaing for BOF Slag Detection." 83th Steelmaking Conference Proceedings, 2000, S. 331 - 343

  • Carss, S., et. al.: „Slag Detection in the Tapping Stream using Thermal Imaging." 3rd European Oxygen Steelmaking Conference, Pre-Prints, S. 319 - 328, Okt. 2000, Birmingham, UK