Surveillance du revêtement réfractaire d'une poche de coulée

Les poches de coulée d'acier ont une durée de vie limitée. À mesure que leurs revêtements réfractaires s'usent ou se fissurent en raison des chocs, la partie extérieure d'une coulée peut être exposée à des températures excessives. Si cette usure n'est pas détectée à temps, la poche de coulée peut se désintégrer, entraîner un écoulement du métal en fusion, menacer la vie des employés et détruire le matériel. Les systèmes de caméras thermiques FLIR sont utilisés pour surveiller les poches de coulée en temps réel et alerter en cas de désintégration imminente. Ils permettent ainsi d'économiser des centaines de milliers de dollars en empêchant les blessures, la détérioration des équipements et les arrêts de production.

Sécurité des poches de coulée

Il est bien connu que les revêtements réfractaires des poches de coulée d'acier ont une durée de vie limitée. Cette durée peut-être encore plus courte en cas de rupture des briques réfractaires consécutive à un choc mécanique. À mesure que les revêtements s'usent ou se fissurent, la partie extérieure d'une poche de coulée peut être exposée au métal en fusion. Si cette usure n'est pas détectée à temps, la poche de coulée peut se désintégrer, entraîner un écoulement du métal en fusion, menacer la vie des employés et détruire le matériel.

Heureusement, les caméras infrarouges peuvent détecter les points chauds sur la poche de coulée, lesquels sont révélateurs d'une défaillance bien avant la mise en œuvre d'une inspection visuelle. Ceci permet de retirer la poche de coulée à temps et de programmer la rénovation de son revêtement au bon moment et à un coût optimum.

Système de surveillance pour les poches de coulée

Habituellement, la caméra thermique de FLIR est placée dans un boîtier robuste, et positionnée de manière fixe dans un endroit offrant une vue dégagée sur la poche de coulée remplie, à son passage devant la grue à portique. Ces caméras capturent des images vidéo de la poche de coulée en temps réel, et calculent les températures à la surface de cette dernière. Quelques caméras seulement suffisent à couvrir toute la surface de la poche de coulée, mais en général des zones d'intérêt (ROI) sont prédéfinies pour effectuer un examen et une analyse plus approfondis. Les images thermiques des ROI où le risque de défaillance est plus élevé peuvent être enregistrées dans la mémoire du PC à des fins de comparaison ultérieure avec les images actuelles. Définir des ROI permet au logiciel IR Monitor de FLIR d'ignorer les températures élevées des objets situés à proximité de la poche de coulée qui se trouvent dans le champ de vision (CdV) de la caméra, et ainsi de réduire le nombre d'alarmes indésirables.

Ces images vidéo thermiques et les données de température correspondantes sont transmises via Ethernet et des câbles à fibre optique à l'ordinateur industriel, ce qui évite les problèmes occasionnés par l'environnement à fortes interférences électriques d'une aciérie.

Le logiciel IR Monitor peut ensuite comparer chaque image d'une caméra aux images de référence enregistrées dans la mémoire de l'ordinateur. Cet opérateur de grue à portique n'a pas besoin de stopper la grue en un endroit précis pour capturer des images et la production peut se poursuivre sans interruption. Lorsqu'il y a correspondance entre l'image de référence et la partie correspondante du CdV d'une caméra (pour un ou tous les ROI), les températures sont calculées. Si une température excède les paramètres prédéfinis de la poche de coulée, une alarme se déclenche. Les températures de paramétrage exactes des alarmes peuvent être facilement ajustées, en fonction de l'expérience de l'aciérie.

Le système de surveillance de la poche de coulée reconnaîtra automatiquement les zones d'intérêt prédéfinies (ROI) et comparera la température mesurée avec les paramètres préalablement définis.

Des températures anormalement élevées

L'alarme peut n'être qu'un simple avertissement si la température n'est pas trop élevée, et le mouvement de la poche de coulée vers le convertisseur peut se poursuivre. L'opérateur peut ensuite comparer la température ayant déclenché l'avertissement avec une analyse de tendances effectuée par le logiciel pour déterminer si la poche de coulée peut rester en service pour une coulée supplémentaire.

Si la température de la poche de coulée est supérieure à un seuil critique, une alarme d'urgence est néanmoins déclenchée. Elle entraînera l'immobilisation immédiate de la grue à portique. De plus, des messages d'alarme et des images peuvent être envoyés au bureau du responsable de l'aciérie par Ethernet, e-mail ou ftp.

Wagon torpedo

Cette application n'est pas uniquement réservée aux poches de coulée des aciéries. Le même système peut également être employé pour la surveillance du wagon torpedo. Les objectifs sont les mêmes. La principale différence réside dans le montage des caméras thermiques. En général, les caméras sont placées des deux côtés de la voie ferrée sur laquelle les wagons torpedo sont acheminés jusqu'au convertisseur.

Les wagons torpedo sont préchauffés avant que le métal en fusion ne soit versé dedans, ce afin d'éviter que ce dernier ne durcisse. Les caméras thermiques peuvent également être utilisées pour optimiser ce processus de préchauffage, en réduisant la durée et la consommation d'énergie, tout en veillant à ce que le revêtement réfractaire soit suffisamment chauffé pour éviter tout durcissement du métal en fusion. Une caméra thermique peut voir au travers de la flamme de préchauffage et contrôler la température du revêtement réfractaire à une distance sûre. Il devient ainsi inutile de recourir aux thermocouples, lesquels sont moins précis et brûlent fréquemment.

Installation classique

Le schéma sur cette page décrit l'installation classique d'un système de surveillance du revêtement réfractaire d'une poche de coulée automatisée qui utilise la caméra FLIR A310 . Même si les sorties vidéo analogique et E/S numériques de cette caméra lui permettent de fonctionner comme un capteur intelligent autonome, la plupart des applications pour les aciéries utilisent son flux de données numérique, lequel est transféré via des lignes Ethernet, vers les systèmes d'automatisation contrôlés par ordinateur. L'interface Ethernet de l'A310 peut transmettre le signal vidéo de la caméra quasiment partout et facilite la surveillance depuis de nombreux endroits.

Le logiciel IR Monitor de FLIR est utilisé pour contrôler toutes les fonctions de la caméra, collecter les données thermiques, afficher les images thermiques et effectuer des analyses de données. L'écran de l'opérateur est la principale interface pour les fonctions d'alarme.