圆盘浇铸机铜模表面温度监测系统研究

王正斌

摘要：圆盘浇铸机铜模长期在高温下使用，为了延长其使用寿命，提高阳极板质量，对其进行温度监测十分必要。本文基于红外热成像技术，研究圆盘浇铸机铜模表面温度监测系统，对圆盘浇铸机铜模表面温度分布进行检测，运用智能算法进行温度分区和自动跟踪，并能并定位温度异常点，同时支持铜模表面温度历史趋势查询及分析。

关键词：圆盘浇铸机;在线监测;温度分区

中图分类号：TP29      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）26-0151-02

开放科学（资源服务）标识码（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

圆盘浇铸机是铜冶炼工厂用来连续定量浇铸的设备。该设备结构复杂、投资较高，但作为冶炼环节中重要的设备，一直都是众多研究和技术改进的重点对象。随着技术的发展，目前设备的自动化程度逐步提高，稳定性也逐渐变好，广泛应用于大型阳极铜生产的主设备[1]，也具有生产能力大、劳动强度低的特点。

安徽铜陵有色集团下属金隆铜业有限公司为年产15万t电解铜的大型冶炼企业，其中阳极铜板生产采用自芬兰奥托昆普公司成套引进具有国际领先水平的M28型圆盘浇铸机，采用双包浇铸，造成铜模寿命偏低的主要原因为温度波动大、分布不均造成[2]。当前国内圆盘浇铸机均依靠人工经验调整喷淋水开启时间、数量、流量、压力，铜模温度虽然通过红外测温仪实时反馈，因检测点数量有限，同时受到现场高温、雾气、脱模剂粉尘影响，难以全面、准确、可靠提供可用于指导生产的有效数据，致使铜模温度随着浇铸时间、喷淋水压力、流量、数量影响极大[3-4]。同时由于铜水注入铜模过程中，铜水浇铸区域集中，而底部喷淋水和顶部喷淋水覆盖面积最终造成同一个圆盘铜模与铜模之间、单块铜模各个区域温度分布不均，难以稳定将温度稳定在一定范围内。在现有控制条件下，铜模寿命最高仅750吨/块[5]。

2 工藝过程分析

圆盘浇铸机上下游的工艺过程如下：阳极炉放铜时，铜水从出铜口经过溜槽进入中间包，中间包相当于铜水中转存贮装置，它交替向两侧的浇铸包倾注铜水，浇铸包有计重装置，因此合称为定量浇铸装置，其控制浇铸的阳极板重量。浇铸时两个圆盘交替使用，定量浇铸装置向静止的圆盘的铸模倾注铜水，浇铸一个模位之后，圆盘转动一下，以便浇铸下一个模位板。当阳极板经过喷淋冷却后，由预顶装置向上顶起进行铜板松动，经过松动的合格阳极板由提取机取走，不合格阳极板由废阳极吊取走。提取机取走的阳极板放入水槽中再次冷却并自动排列成阳极垛，最后由叉车运走，进入下一道工序。空的铜模经涂模系统对其喷涂BaS04混合物，以防阳极板“粘模”，之后进入循环使用。在整个工艺过程中，温度的监测十分必要，对于整个控制过程都有较大的影响。

本文针对圆盘浇铸机铜模各个区域温度分布不均，难以监测的问题，通过智能温度在线监测系统实现对铜模表面温度的实时检测，并通过专用的图像和温度处理算法，将被测目标的温度信息以可视化方式展示，同时能够自动判断温度异常点，提醒操作人员，以保证装置最佳的运行状态。

3 铜模表面温度在线监测系统总体设计

系统主要有智能红外成像测温仪、电源控制箱、嵌入式工业计算机、显示器以及分析软件等组成。系统前端探头固定安装于现场控制室外侧栏杆处，实时监测脱模机前的一个模位，数据通过网线实时传输至控制室，结合智能温度算法将铜模表面温度进行就地显示。

系统采用红外热成像测温技术，测温精度高，测温范围宽（0～550°C），设计的动态范围宽，可清晰观察铜模表面红外温度场视频图像及温度，信号无损传输，实现全线路抗电磁干扰，基于全数字化的仪器设备，采用IPVS和先进的网络技术实现全天候的红外成像和温度监测。研制的红外热像仪前端采用定制红外窗口，耐高温、防刮擦，使用寿命长，现场设备均采用防水、防尘、耐高温结构，适用性强，便于现场数据采集和保存。