Nella siderurgia e nell'industria dei metalli la misura segue il materiale dal metallo fuso al prodotto finito: temperatura di colata, fusione, forgiatura e trattamenti termici, spessore, profilo e planarità in laminazione, diametro e bordo dei coil, geometria di lamiere, tubi e saldature, tensioni residue e carichi sugli impianti. I sensori lavorano vicino a materiale incandescente, tra vapore, scaglia e polveri, spesso a distanza e senza contatto, e devono fornire dati affidabili ai sistemi di controllo per tutta la vita dell'impianto. Luchsinger seleziona sensori e strumenti di misura per la siderurgia e affianca i reparti di produzione, qualità e manutenzione nella scelta della tecnologia e nella sua integrazione.
In acciaieria e nei laminatoi i sensori lavorano vicino a materiale tra 700 °C e oltre 1200 °C, in presenza di vapore, emulsioni, scaglia, fumo e polveri metalliche. La misura avviene quasi sempre senza contatto e a distanza di sicurezza, con alloggiamenti raffreddati ad acqua e spurgo d'aria per proteggere l'ottica. Il materiale è spesso in movimento veloce, le superfici vanno dall'incandescente al metallo lucido e riflettente, e vicino a forni a induzione o celle di elettrolisi i campi elettromagnetici disturbano i sensori convenzionali. I dati devono arrivare in tempo reale al PLC per regolare il processo.
In acciaieria e in fonderia si controllano la temperatura del metallo fuso e della colata, le scorie, l'usura degli elettrodi e la movimentazione del rottame; negli impianti di alluminio primario, il preriscaldamento delle celle e le barre catodiche. In laminazione contano spessore, profilo, planarità della lamiera, gioco e usura dei rulli. Nelle linee di finitura si misurano diametro e bordo dei coil, larghezza delle strisce, bave e spessore dei rivestimenti. Forgiatura e trattamenti termici richiedono il controllo della temperatura e delle tensioni residue; nella lavorazione di lamiere e tubi si verificano geometria, inserimento in pressa e cordoni di saldatura.
Per la temperatura dei metalli caldi si usano pirometri e termocamere a infrarossi a corta lunghezza d'onda, bicolore in presenza di polveri e fumi e a 3,9 µm per misurare attraverso la fiamma. Spessore e distanza si misurano con i sensori laser a triangolazione, i sensori confocali sulle superfici riflettenti, i sensori a tempo di volo sulle lunghe distanze e i sensori a correnti parassite in presenza di sporco e olio; per laminazione e prodotti piani esistono sistemi dedicati alla siderurgia. Profili e saldature si controllano con gli scanner laser di profilo, diametri e bordi con i micrometri ottici. Tensioni residue e carichi si misurano con gli estensimetri, il comportamento dei materiali con i simulatori termomeccanici, e lo stato degli impianti con le reti di sensori wireless.
Ogni impianto siderurgico ha temperature, distanze di misura e vincoli di installazione propri. I nostri ingegneri analizzano l'applicazione con i reparti di produzione, qualità e manutenzione e indicano la tecnologia adatta tra sensori di temperatura, sensori di spostamento e distanza, sensori per il controllo dimensionale e sensori di deformazione, seguendo anche protezioni, raffreddamento e integrazione con i sistemi di controllo.
Si usano pirometri e termocamere a infrarossi. Per acciaio e metalli caldi si scelgono le corte lunghezze d’onda, intorno a 1 µm, meno sensibili alle variazioni di emissività. In presenza di polveri, fumi o ostruzioni parziali si usano i pirometri bicolore, che calcolano la temperatura dal rapporto tra due lunghezze d’onda. Per misurare il pezzo attraverso una fiamma si lavora a 3,9 µm, dove i gas di combustione sono quasi trasparenti.
Nei laminatoi a caldo si usano sistemi con sensori Blue-Laser, che misurano anche su materiale incandescente. Nei laminatoi a freddo, su superfici lucide come alluminio e rame, si usano sensori confocali cromatici. Su bande in movimento lo spessore si ricava da due sensori laser contrapposti, sopra e sotto il materiale. Nelle prime passate di sbozzatura si misura invece a distanza con sensori laser a tempo di volo.
Si scelgono sensori che misurano a distanza e senza contatto, protetti da alloggiamenti raffreddati ad acqua e da spurgo d’aria per l’ottica. I sensori a correnti parassite lavorano anche con sporco, olio e polveri. I pirometri a fibra ottica con testa passiva resistono al calore e ai campi elettromagnetici dei forni a induzione. Dove i cavi sono un problema, come sulle celle di elettrolisi o sui ventilatori, si usano sensori wireless.
Gli scanner laser di profilo misurano in linea larghezza, altezza e posizione del cordone. Prima della saldatura guidano l’allineamento dei bordi; dopo la saldatura verificano che il cordone sia completo e privo di difetti. Per valutare le tensioni residue nei giunti saldati si usa il metodo hole-drilling: una rosetta estensimetrica misura la deformazione attorno a un piccolo foro di prova, secondo la norma ASTM E837.
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