電極摩耗検出のための温度測定導入の必要性

金属加工、特に電気アーク炉（EAF）における電極摩耗プロセスは、高温とスクラップ品質のばらつきにより、大きな課題となっています。グラファイト製の電極は過酷な条件下にさらされるため、摩耗が生じ、溶解プロセスの効率に影響を与える可能性があります。電極、特に先端部の温度を監視することは、電極の摩耗状態や溶融鋼との相互作用に関する間接的な情報が得られるため、非常に重要です。この温度データにより、エネルギー消費をより適切に制御し、予期せぬ電極の破損を防ぐことができます。

炉のオペレーターは、スクラップの品質変動が溶解に必要なエネルギーに影響を与えるため、その対応に苦慮している。酸化物含有量の多いスクラップはアーク抵抗が増加するため、溶解にはより多くの電力が必要となる。電極の摩耗を目視で検査する従来の方法は不十分であり、エネルギー効率の低下や電極の早期交換につながる。プロセスを最適化し、エネルギー消費量を削減し、電極の寿命を延ばすためには、正確な温度測定が不可欠である。

赤外線温度測定の導入は、生産を停止することなく電極の摩耗を継続的に監視できるため、非常に重要です。温度変化をリアルタイムで把握することで、オペレーターは酸素流量と冷却流量を調整でき、プロセス制御を大幅に改善し、運用コストを削減できます。

短波長赤外線カメラを用いた電極摩耗モニタリング

Gerdau Corsa Méxicoは、INGFRAMEXおよびOptrisと提携し、電気アーク炉プロセスにおける電極摩耗の課題に対処するため、高度な赤外線温度測定システムを導入しました。採用されたソリューションは、高温産業用途向けに特別に設計されたOptris PI1Mサーマルカメラです。このモデルは500nm～540nmの短波長域で動作するため、グラファイト電極などの反射性材料を扱う際に長波長カメラでよく見られる測定誤差を大幅に低減します。PI 1Mは850℃～1600℃の温度を測定可能で、電極先端の高温を監視するのに最適です。

このシステムでは、電極を360度包括的に監視するために、電気炉の周囲に複数のPI1Mカメラを戦略的に配置しています。これらのカメラは頑丈な冷却ジャケットに収められており、炉エリア特有の極度の高温、粉塵、過酷な環境から保護されています。冷却システムにより、電極の近くに設置した場合でもカメラハードウェアの長寿命が確保されます。さらに、カメラには高温に耐えながら、鮮明で歪みのない赤外線データを取得できるホウケイ酸ガラス製の窓が採用されています。

カメラからのデータは、工場の既存の制御システムに統合されたProfinet産業用通信バスを介して送信されます。カメラはUSB-イーサネット変換アダプタを介して中央サーバーに接続され、データの保存とリアルタイム分析が可能になります。PIX-Connectソフトウェアを使用することで、サーマルカメラは電極に沿った温度変動を継続的に監視し、摩耗しやすい主要箇所に焦点を当てます。ソフトウェアに内蔵された均一性機能は、温度分布の異常を検知し、重要な閾値を超えた場合にアラームを発することで、迅速な是正措置を可能にします。

このシステムは、顧客に詳細な熱画像データを提供し、予知保全のための分析を可能にします。PI1Mカメラの高解像度と、カスタムアラームおよびトリガーの統合機能により、電極の亀裂や不規則な摩耗といった潜在的な問題を早期に検出できます。このリアルタイム監視システムは、プロセス制御を改善し、エネルギーと酸素の消費量を削減し、電極の寿命を延ばすことで、全体的な運用効率を向上させます。

電極摩耗検出における連続温度モニタリングの利点

電極摩耗監視用にOptris PI1M赤外線カメラを導入することにより、Gerdau Corsa México社の金属加工業務は大幅に改善されました。電極温度をリアルタイムで継続的に監視できるようになったことで、エネルギー使用量の最適化、酸素消費量の削減、電極寿命の延長が可能になりました。温度異常を早期に検知することで、冷却と酸素流量を適切に調整し、電極の故障や高額な生産停止時間を未然に防ぐことができます。

Optrisソリューションを使用する主な利点の1つは、エネルギー消費量の削減です。電極の摩耗状態を綿密に監視することで、顧客はプロセスの効率的な運用を確保　し、スクラップ金属の溶解に必要なエネルギー全体を削減できます。これにより、コスト削減と操業の持続可能性の向上を実現しています。

Optris社は、そのサーマルイメージング技術の柔軟性、既存システムとの容易な統合性、そして手頃な価格設定により、最適なパートナーとして選定されました。高解像度の温度測定、堅牢なハードウェア、そして信頼性の高いソフトウェアの組み合わせにより、Optris社はこの用途に最適な選択肢となりました。INGFRAMEX社のサポートにより、顧客は拡張性と将来性を備えたソリューションを導入し、金属加工業務全体の生産性と収益性を向上させることができました。