红热钢坯在连铸机中被均匀输送,展示高温金属铸造生产工艺关键环节。

连铸

光学传感器如何为连铸工艺带来益处

原因如下 ProSpeed® LSV激光传感器能够对铸件速度和长度进行非接触式在线测量,是钢铁生产过程控制的首选计量方案,特别是在红热钢材和连铸机工艺等严苛的工业环境中——无论是用于板坯、方坯、大坯,还是在火焰切割机上。

该 ProSpeed®基于激光多普勒测速原理的光学速度和长度传感器,专为连续铸造过程提供高精度、可靠且非接触式的长度和速度测量而设计。 该传感器避免了与表面的接触和相互影响,且无活动部件,因此消除了传统测量方法的弊端,例如打滑、磨损或滚轮直径变化等问题。其适用于轧机工况的结构设计、出色的重复性和长期可靠性,使其成为改善切割长度公差、减少维护并提高生产效率不可或缺的组成部分。最终,这将减少废品率,并优化连铸机、轧机及整个工厂运营的出钢率。

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光学传感器在连铸中的应用价值

长度与时间常数下的速度之间存在直接关联。因此,在连续生产过程中测量速度,同时也能够获得被测产品的长度。通常,所有在线测量方法都利用了这种关联关系。

但在连续铸造过程中,了解产品确切的长度和速度这一知识,为何以及在何处对钢铁、铝或金属制造工艺具有重要意义?

  • 用于精确控制 连铸机的切断长度
  • 避免 接触式测量的滑移
  • 实现无磨损且停机时间最优化的运行
连铸生产线流程示意图,标注关键工序及ProSpeed®光学传感器在钢铝金属连续铸造中的测量应用。
ProSpeed® 光学测量仪可在许多钢铁生产工序中减少废品并提高产量:(1) 钢锭和铝锭连铸机的切长控制;(2) 热轧带钢机架的切边优化;以及 (3) 回火炉的通过时间控制。

专为恶劣铸造环境设计的传感器

坚固耐用的工厂级结构、精密的光学配置以及先进的信号处理技术,确保了无与伦比的可靠性和性能。典型的解决方案包括一个具有1500毫米测量距离的传感器头、水冷外壳、气吹装置以及多种输出接口,便于与现有控制系统集成。高效的水冷外壳节省了额外设备。

高温连铸钢坯在线非接触激光速度与长度测量,助力钢铁生产过程精准控制与效率提升。
连续铸造生产线中典型的传感器配置,该配置采用带TPH热保护功能和水冷外壳的传感器,以及长间距传感器头

连铸中的测量任务

连铸排放量计算及减排潜力

以一台5股连铸机为例,其坯料截面积为220平方毫米,每根坯料长度为6米,假设钢的密度为7.85 kg/dm³,则所生产的连铸坯料重量为379.94 kg/m。一台典型的连铸机以900 mm/min的连铸速度运行,每天运行24小时。 综合上述数据,考虑到全部5条线,每天共进行1,080次切割。在恶劣环境下使用测量轮或类似技术,平均精度为1%;而实际使用LSV系统则可实现0.1%的精度。因此,每次切割的平均精度提升约为24毫米。该精度提升带来的具体数据如表1所示。

连铸过程中ProSpeed®激光传感器实现非接触式高精度铸件速度和长度在线测量,提高切割精度与生产效率。
采用ProSpeed® 光学长度及速度编码器的5连线方坯连铸机投资回报率(ROI)和减排量计算示例(点击放大)

铸造的重要性与钢铁生产的全球作用

据世界钢铁协会(World Steel Association )统计,全球二氧化碳总排放量的约7%至9%与钢铁和有色金属的生产直接相关。1这约占全球所有行业总排放量的三分之一。2 世界钢铁协会(World Steel Association )——其代表的钢铁产量(包括铸造、轧制等)占全球总产量的80%以上——已就一项名为“钢铁行业可持续发展计划”(Step Up)的方案达成一致,旨在通过具体行动,致力于改善钢铁行业对可持续性的影响。3

1World Steel Association 2021年,《气候变化与钢铁生产》,2023年2月1日查阅
2汉娜·里奇(Hannah Ritchie)和马克斯·罗泽(Max Roser),无日期,《各行业排放量》,2023年2月1日查阅
3World Steel Association,无日期,《Step Up 》项目,2023年2月1日查阅
图片来源:除非另有说明,否则图片均由Polytec GmbH提供。

钢铁行业温室气体排放占全球7%-9%,能源消耗及工业过程是主要排放源,聚焦减排与可持续发展。
钢铁和金属行业在减少温室气体排放方面的杠杆效应,贡献率为7%至9%(2016年样本数据;点击放大)

钢铁、铝及金属生产中的光学长度与速度测量

Smiling man in casual dark sweater stands confidently in a modern, softly lit office environment with blurred background.

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