高温激光测距传感器在铝工业方面的应用？

高温激光测距传感器在铝工业中扮演着至关重要的角色，尤其是在熔炼、铸造和热轧等高温环节。它们为非接触式精确测量提供了可靠的解决方案，直接关系到生产效率、产品质量和安全生产。

以下是高温激光测距传感器在铝工业中的主要应用场景、技术优势及选型要点：

一、 主要应用场景

1. 熔炼与保温炉

液位测量与控制：在熔炼炉和保温炉中，精确控制铝液液位至关重要。

o应用：传感器安装在炉口上方，持续测量铝液表面到炉口的距离，从而计算出实时的铝液高度。

o价值：

防止溢出：避免铝液溢出造成的设备损坏和安全事故。

优化加料：与加料系统联动，实现自动、精确的加料控制。

提高效率：保持最佳熔炼液位，提高热效率和生产效率。

2. 铸造过程

结晶器液位控制：这是铝板锭、扁锭等连续铸造过程中的核心应用。

o应用：传感器对准结晶器内的铝液面，实时监测其位置。

o价值：

稳定铸造速度：通过反馈控制塞棒或流槽，保持铝液面高度恒定，这是获得表面平整、内部组织均匀铸锭的关键。

减少缺陷：避免液位波动造成的冷隔、拉裂等表面和内部缺陷。

提升产品质量：确保铸锭几何尺寸一致，为后续轧制提供优质坯料。

3. 热轧与热加工

板材/带材厚度测量：在热粗轧、热精轧过程中，铝材温度高达400-600°C。

o应用：通常采用一对传感器，分别安装在板材的上下方，同步测量到板材表面的距离。通过已知的辊缝间距，即可实时计算出板材的实际厚度。

o价值：

实时厚度控制：为轧机AGC系统提供即时数据，动态调整轧制力，确保厚度公差。

提高成材率：减少厚度超差部分的切头切尾，提升成品率。

卷取机卷径测量：在热轧卷取时，测量铝卷的外径。

o应用：传感器测量铝卷外表面到固定点的距离。

o价值：用于控制张力和助卷器，确保卷形整齐，防止塌卷。

4. 铝挤压

模具与坯料对中：在挤压前，确保加热的铝坯与模具中心对准。

挤压出口监测：监测刚挤出的型材位置，用于初始引导。

二、 技术优势与挑战

优势：

1.非接触测量：完全避免了与高温、腐蚀性的铝液或热铝材接触，传感器寿命长。

2.高精度与高分辨率：现代激光传感器可达毫米甚至亚毫米级精度，完全满足工业控制需求。

3.响应速度快：测量速率高（可达每秒数千次），能捕捉快速变化的液面或厚度，实现实时闭环控制。

4.抗干扰能力强：专门设计用于克服高温环境下的热辐射、烟雾、蒸汽和灰尘的干扰。

挑战与应对：

1.极端高温：铝液温度超过700°C，热轧材也在500°C左右。传感器必须配备高温保护套，通常采用水冷和空气吹扫系统。

o水冷套：通过循环水为传感器本体降温，使其工作在安全环境温度下。

o空气吹扫：持续向传感器镜头前吹送清洁、干燥的压缩空气，形成一道气幕，防止烟雾、灰尘附着在镜头上，并带走部分热量。

2.恶劣环境：熔炼车间多粉尘、电磁干扰强。传感器需要具备高防护等级和良好的EMC性能。

3.目标表面特性：

o铝液表面：有氧化膜、波纹和反光。传感器需要采用特殊的算法和处理技术来识别真实的液面位置。

o热铝材表面：高温下铝材表面会氧化变暗，反射率发生变化。优质的激光传感器应具备自动增益控制等功能，以适应不同的反射率，保证测量稳定性。

三、 选型要点

为铝工业选择高温激光测距传感器时，需重点关注：

1.测量范围与精度：根据实际测量距离和精度要求选择。

2.耐受环境温度：确认传感器（在保护套支持下）能承受的现场环境温度。

3.冷却与吹扫系统：必须配套合适的水冷套和空气吹扫器，这是保证传感器在高温现场正常工作的生命线。

4.激光类型与安全：通常使用Class 2或Class 3R的可见红光激光，便于安装调试。需注意激光安全。

5.输出信号与接口：选择与现有PLC或控制系统匹配的输出信号（如4-20mA， 0-10V， Profibus, Ethernet/IP等）。

6.软件功能：是否具备峰值过滤、平均值计算、反射率补偿等高级功能，以应对复杂的测量场景。

总结

高温激光测距传感器是现代铝工业实现自动化、智能化和高质量生产的关键设备之一。它通过提供在极端恶劣环境下稳定、可靠的精确位置数据，直接优化了从熔炼到轧制的核心工艺，帮助企业提升效率、降低成本、保障安全。在投资此类设备时，不应只看传感器本身，还需重视其整套冷却和保护系统的配置与安装。