Analysis of an infrared measurement system for observation in steelmaking processes

Abstract

Im Rahmen der Diplomarbeit sollen die Möglichkeiten, Potentiale und Besonderheiten einer IR Messung an einem hochthermischen Aggregat in der Stahlproduktion am Standort der voestalpine in Linz erhoben und bewertet werden. Bei dem Aggregat handelt es sich um eine RH(Ruhrstahl-Heraeus)-Anlage, die in der Sekundärmetallurgie Anwendung findet.RH-Verfahren werden genutzt, um sehr hochwertige Stahlsorten durch Vakuumbehandlungen zu erzeugen. Die RHI Magnesita hat vor Ort ein IR Messsystem der Fa. Agellis installiert. Dieses besteht aus 4 Kameras zur kontinuierlichen Temperaturaufzeichnung. Ziel ist die Bewertung der von den Kameras aufgezeichneten Temperaturprofile, Ermittlung von Faktoren, die die Messungen beeinflussen können, und ob durch die aufgezeichneten Temperaturgradienten, auf den Verschleiß der Feuerfestmaterialien im Inneren der Anlage, Rückschlüsse gezogen werden können. Diese Arbeit beginnt mit einem Überblick über physikalische Hintergründe der Infrarotstrahlung und der Wärmeleitung.Weiters erfolgt eine Erhebung des Standes der Technik von IR Messsystemen mit besonderem Augenmerk auf die Technik der IR Systeme der Fa. Agellis. Im Zuge dieser Arbeit werden zwei Kameras im Labor getestet und die erzeugten Messwerte hinsichtlich ihrer Genauigkeit abgeglichen. Es folgt eine Analyse und Quantifizierung der Einflussfaktoren wie Reflexionen, Abstände und Winkel der Kameras zur Anlage, auf die Messergebnisse.Weiters wird eine Datenanalyse von bereits bestehenden Temperaturaufzeichnungen der Kameras durchgeführt und evaluiert, in wie weit die bis dahin erzeugten Daten Aufschlüsse über tatsächliche Temperaturgegebenheiten an der Anlage liefern. Zuletzt folgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse und ein Ausblick auf weiterführende Versuche.

For this diploma thesis, the possibilities and potentials of an IR measurement system on a RH (Ruhrstahl-Heraeus) system that is used for secondary metallurgy in steel production at the voestalpine in Linz are to be assessed and evaluated. RH processes are used to produce very high-quality steel grades through vacuum treatments. RHI Magnesita installed an IR measurement system from the company Agellis on site. The system consists of 4 cameras for continuous temperature recording. The aim is to evaluate the temperature profiles recorded by the cameras, and to determine factors that influence the measurements. Further it will be examined, whether the recorded temperature gradients indicate the wear of the refractory materials inside the RH system. This work begins with an insight into the physical background of infrared radiation and heat conduction. Furthermore, the state of the art of IR measurement systems is surveyed with particular attention to the technology of the IR systems from Agellis. In the course of this work, two cameras are tested in the laboratory and the measured values are compared on their accuracy. Furthermore an analysis and quantification of the influencing factors such as reflections, distances and angles of the cameras to the system and the measurement results is done. A data analysis of existing temperature recordings of the cameras is carried out and evaluated to what extent the data generated provides information about actual temperature conditions at the RH system. Finally, an outlook on further experiments is given.