Proximions fibergitter ger bättre stål

Genom att byta dagens termoelement mot fiberoptiska sensorer blir det enklare att styra tillverkningsprocessen i stålverken. Tekniken kommer från Kistaföretaget Proximion och ger både ekonomiska och miljömässiga fördelar.

– I början av 2013 gjorde vi en strategisk översyn för att identifiera nya områden där vår teknik kan användas. Ett av dessa är högupplöst temperaturmätning vilket har stor bäring bland annat för stålindustrin, säger Proximions vd Martin Åberg.

Företagets storsäljare är en specialfiber vars gitter kompenserar för den distorsion som skapar problem vid högre överföringshastigheter i optokabel av lägre kvalitet. Men ända sedan starten för över 15 år sedan har Proximion också sålt en övervakningsutrustning för telekomnätet, en produkt som även den baseras på fibergitter.

Det nya projekten bygger vidare på Wistom, som övervakningssystemet kallas, men istället för att upptäcka driftsstörningar i telenäten ska systemet mäta temperatur och nivå i kokillen, den form som används i stålverken för att skapa stålämnena, på fackspråk kallade slabs.

Kokillen kan liknas vid en gräddsprits där det smälta järnet fylls på ovanifrån i ett kontinuerligt flöde. Järnet stelnar mot ytterkanterna samtidigt som det glider ner som en lång orm genom formen för att klipps av till jättelika stålämnen på många tiotals ton.

Mätningen görs på en akusto-optisk vågledare i kombination med ett fibergitter. Vågledaren genererar en puls som lokalt stör ut gittret och släpper igenom signalen vilket resulterar i att cirka 2000 punkter kan avläsas på endast 40 mikrosekunder. Man kan förfina mätningen ytterligare med hjälp av successiva fasskift under åtta mätningar för att öka mätpunkterna till cirka 15 000, samplingsfrekvensen blir då 0,375 GHz, Denna mätserie tar 0,6 ms.

Kokillen kyls med vatten och det är oerhört viktigt att hålla temperaturen på insidan av väggarna på rätt nivå. Är inte kylningen tillräcklig kan det flytande järnet smälta hål på det stelnade skalet och skapa ett mindre vulkanutbrott i stålverket.

För att styra processen mäts temperaturen på utsidan av kokillen med hjälp av termoelement. Det är dessa sensorer som Proximion vill ersätta med fibersensorer.

– Idag har man kanske 10 eller 20 mätpunkter per sida på kokillen. Med våra fiberoptiska sensorer skulle man kunna ha 500 till 1 500 stycken, säger Adel Asseh som var med och grundade Proximion.

Begränsningen för termoelementen ligger bland annat i att det måste dras en sladd från varje sensor till datainsamlingssystemet. Dessutom är de känsliga för elektriska fält.

I en fiberoptisk lösning kan man lägga in hundratals mätpunkter i varje fiber. Noggrannheten hamnar på några tiondels grader.

– Ett svep över 40 nm tar 40 mikrosekunder för spektrometern och sedan ska den göra signalbehandling och analys. Det ger en mätfrekvens på 12 kHz, säger Adel Asseh.

Wistom med åtta fibersensorer med vardera 150 temperaturmätpunkter inkopplade (sensorerna är de blå kablarna).

Tilläggas kan att fiberoptiska mättekniker är helt okänsliga för elektromagnetiska störningar, något det finns gott om i stålverk.

– Vi har en fungerande demonstrator men det återstår en del vidareutveckling samt att köra tester i riktig miljö, säger Martin Åberg.

Företaget har fått bidrag av Vinnova på 2,879 miljoner kronor för projektet som görs tillsammans med ABB, Swerea, Acreo och en slutkund på ett stålverk.