Статьи

КОНТРОЛЬ ДИАМЕТРА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРУИ РАСПЛАВА В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА

 

КОНТРОЛЬ ДИАМЕТРА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРУИ РАСПЛАВА В ПРОЦЕССЕ
ПРОИЗВОДСТВА БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА
С.П. Лесков1, А.В. Коваль1, П.Н. Райтер 2
1 ООО «Фирма «Рось-Базальт», г. Барнаул
2 Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа,
г. Ивано-Франковск, Украина

 

The paper reports a method of determining the diameter of a high-temperature basaltic melt stream using matrix photoelectric devices. Data for image transformation of the melt stream by ImageJ software is presented. Calibration parameters of the image of the light contour of the studied object are determined. Changes in the radiation intensity in different sections are plotted against the chosen point of a source. The method has been tested at the processing line with a high-frequency induction furnace under production conditions.

 

В данном сообщении представлены результаты продолжения наших работ по использованию матричных фотоэлектрических устройств для контроля высокотемпературных струй в процессе производства базальтового волокна. Исследования высокотемпературных струй расплава горных пород проводили в промышленных условиях на действующих технологических линиях. Общий вид устройства индукционного плавления в холодном тигле (ИПХТ) плавильного комплекса «Базальт-20» с непрерывной выдачей струи расплава базальта представлен на рисунке 1, а, устройство ИПХТ плавильного комплекса «Базальт-30» с двумя каналами непрерывной  выдачи расплава и двумя головками раздува – на рисунке 1, б.
а
б
Рисунок 1 Плавильное устройство ИПХТ с выдачей расплава одной струей (а) и с двумя каналами выдачи расплава и двумя головками раздува (б)
Для оптимизации технологии процесса волокнообразования необходима информация о температуре и диаметре струи (или струй расплава), поступающих в раздувочные головки. Контролируя диаметр струи, подаваемой в раздувочную головку, можно определить дебит расплава. Представляет также практический интерес контроль производительности системы плавления и волокнообразования, осуществляемый через контроль дебита расплава через головки, в целях сравнения этого дебита с суммарным выходом волокна из камеры волокноосаждения и определения эффективности процесса волокнообразования.
Параметры высокотемпературных струй контролировали с помощью современных электронно-оптических приборов, выполненных в виде матричных фотоэлектрических устройств.
На рисунке 2 представлено изображение с разрешением по яркости 8 бит (соответственно градацией серого от 0 (абсолютно черный) до 255 (абсолютно белый)) струи расплава. Калибровочный коэффициент геометрических размеров объектов изображения рассчитывали делением известного размера крышки накопителя, мм, на соответствующий размер его изображения (в пикселях).


_____________________________________________
Рисунок 2 Изображение струи расплава: а –калибровочные параметры изображения; б –сечение струи, в которых определялся ее световой профиль
_____________________________________________



На рисунке 3 приведен график изменения интенсивности излучения струи расплава в одном из ее сечений (см. рисунок 2, б), полученный после обработки изображения с помощью программы ImageJ. По оси ординат откладываются значения градаций серого яркости изображения, а по оси абсцисс геометрический размер изображения. После умножения на указанный выше калибровочный коэффициент получены значения интенсивности излучения струи в 17 параллельных сечениях изображения струи  расплава на различных расстояниях h от сечения точки истока (рисунок 4).
Рисунок 3 – Изменение интенсивности излучения струи расплава в одном из ее сечений
Значению яркости 255 отвечают белые участки изображения, соответствующие телу струи. По мере приближения к наружным контурам струи яркость изображения уменьшается до 140...80 единиц. Расчеты (рисунок 4) показывают, что изменения диаметра струи на различных уровнях яркости в диапазоне 160...240 между верхним и нижним сечением участка струи практически идентичны и равны 5,8 мм. Ширина струи в верхнем сечении составила 13 мм, в нижнем 7,2 мм, расстояние между сечениями (длина исследуемого участка струи) 57,8 мм.
Рисунок 4 Изменение интенсивности излучения струи расплава в отдельных сечениях на
   расстоянии  h  от сечения точки истока

 

В процессе контроля диаметра струи расплава перед подачей ее в раздувочную головку возможно в автоматизированном режиме рассчитывать дебит струи (струй) расплава, автоматически регулировать производительность плавильного комплекса и управлять скоростью конвейера волокноосаждения минераловатного ковра.
Вывод

Матричные фотоэлектрические устройства позволяют в режиме реального времени контролировать геометрические параметры высокотемпературных струй расплава и определять дебит струи с точностью, достаточной для осуществления технологического контроля  за оптимальным режимом работы технологической линии.

 

Назад