圓盤澆鑄機銅模表面溫度監測系統研究

王正斌

摘要：圓盤澆鑄機銅模長期在高溫下使用，為了延長其使用壽命，提高陽極板質量，對其進行溫度監測十分必要。本文基于紅外熱成像技術，研究圓盤澆鑄機銅模表面溫度監測系統，對圓盤澆鑄機銅模表面溫度分布進行檢測，運用智能算法進行溫度分區和自動跟蹤，并能并定位溫度異常點，同時支持銅模表面溫度歷史趨勢查詢及分析。

關鍵詞：圓盤澆鑄機;在線監測;溫度分區

中圖分類號：TP29? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）26-0151-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on Copper Mold Surface Temperature Monitoring System of Disc Casting Machine

WANG Zheng-bin

（Jinlong Copper Co.， Ltd.， Tongling 244021， China）

Abstract： The copper mold of disk casting machine has been used at high temperature for a long time. In order to prolong its service life and improve the quality of anode plate， it is necessary to monitor its temperature. Based on the infrared thermal imaging technology， this paper studies the copper mold surface temperature monitoring system of the disk casting machine， detects the copper mold surface temperature distribution of the disk casting machine， uses the intelligent algorithm for temperature zoning and automatic tracking， and can locate the abnormal temperature points， and supports the query and analysis of the historical trend of the copper mold surface temperature.

Key words： disc casting machine; online monitoring; temperature zoning

1 引言

圓盤澆鑄機是銅冶煉工廠用來連續定量澆鑄的設備。該設備結構復雜、投資較高，但作為冶煉環節中重要的設備，一直都是眾多研究和技術改進的重點對象。隨著技術的發展，目前設備的自動化程度逐步提高，穩定性也逐漸變好，廣泛應用于大型陽極銅生產的主設備[1]，也具有生產能力大、勞動強度低的特點。

安徽銅陵有色集團下屬金隆銅業有限公司為年產15萬t電解銅的大型冶煉企業，其中陽極銅板生產采用自芬蘭奧托昆普公司成套引進具有國際領先水平的M28型圓盤澆鑄機，采用雙包澆鑄，造成銅模壽命偏低的主要原因為溫度波動大、分布不均造成[2]。當前國內圓盤澆鑄機均依靠人工經驗調整噴淋水開啟時間、數量、流量、壓力，銅模溫度雖然通過紅外測溫儀實時反饋，因檢測點數量有限，同時受到現場高溫、霧氣、脫模劑粉塵影響，難以全面、準確、可靠提供可用于指導生產的有效數據，致使銅模溫度隨著澆鑄時間、噴淋水壓力、流量、數量影響極大[3-4]。同時由于銅水注入銅模過程中，銅水澆鑄區域集中，而底部噴淋水和頂部噴淋水覆蓋面積最終造成同一個圓盤銅模與銅模之間、單塊銅模各個區域溫度分布不均，難以穩定將溫度穩定在一定范圍內。在現有控制條件下，銅模壽命最高僅750噸/塊[5]。

2 工藝過程分析

圓盤澆鑄機上下游的工藝過程如下：陽極爐放銅時，銅水從出銅口經過溜槽進入中間包，中間包相當于銅水中轉存貯裝置，它交替向兩側的澆鑄包傾注銅水，澆鑄包有計重裝置，因此合稱為定量澆鑄裝置，其控制澆鑄的陽極板重量。澆鑄時兩個圓盤交替使用，定量澆鑄裝置向靜止的圓盤的鑄模傾注銅水，澆鑄一個模位之后，圓盤轉動一下，以便澆鑄下一個模位板。當陽極板經過噴淋冷卻后，由預頂裝置向上頂起進行銅板松動，經過松動的合格陽極板由提取機取走，不合格陽極板由廢陽極吊取走。提取機取走的陽極板放入水槽中再次冷卻并自動排列成陽極垛，最后由叉車運走，進入下一道工序。空的銅模經涂模系統對其噴涂BaS04混合物，以防陽極板“粘模”，之后進入循環使用。在整個工藝過程中，溫度的監測十分必要，對于整個控制過程都有較大的影響。

本文針對圓盤澆鑄機銅模各個區域溫度分布不均，難以監測的問題，通過智能溫度在線監測系統實現對銅模表面溫度的實時檢測，并通過專用的圖像和溫度處理算法，將被測目標的溫度信息以可視化方式展示，同時能夠自動判斷溫度異常點，提醒操作人員，以保證裝置最佳的運行狀態。

3 銅模表面溫度在線監測系統總體設計

系統主要有智能紅外成像測溫儀、電源控制箱、嵌入式工業計算機、顯示器以及分析軟件等組成。系統前端探頭固定安裝于現場控制室外側欄桿處，實時監測脫模機前的一個模位，數據通過網線實時傳輸至控制室，結合智能溫度算法將銅模表面溫度進行就地顯示。

系統采用紅外熱成像測溫技術，測溫精度高，測溫范圍寬（0～550°C），設計的動態范圍寬，可清晰觀察銅模表面紅外溫度場視頻圖像及溫度，信號無損傳輸，實現全線路抗電磁干擾，基于全數字化的儀器設備，采用IPVS和先進的網絡技術實現全天候的紅外成像和溫度監測。研制的紅外熱像儀前端采用定制紅外窗口，耐高溫、防刮擦，使用壽命長，現場設備均采用防水、防塵、耐高溫結構，適用性強，便于現場數據采集和保存。