MCA Strumentazione Industriale – Pirometri infrarossi per siderurgia in Italia
Misura temperatura senza contatto su bramme, billette, barre, nastri e tondino in movimento — bicromatici ratio MCA-2C per bersagli sporchi, in movimento e visti attraverso vapore o spruzzi
Applicazione siderurgia • Laminazione a caldo
La laminazione a caldo dell'acciaio è uno degli ambienti più ostili per la misura ottica della temperatura: bramme e billette a 1100-1250°C in uscita dal forno di riscaldo, scaglia di laminazione che si sfalda continuamente cambiando l'emissività della superficie, vapore di raffreddamento e spruzzi d'acqua che ostruiscono parzialmente il campo visivo del sensore, prodotti che si muovono ad alta velocità tra le gabbie.
In queste condizioni un pirometro monocromatico standard oscilla di centinaia di gradi sulla lettura. La tecnologia corretta è il pirometro bicromatico (ratio, o two-color): misura la radiazione su due bande spettrali contemporanee e calcola la temperatura dal rapporto delle due, eliminando l'effetto dell'emissività assoluta e tollerando occlusione parziale del bersaglio fino al 95% del campo visivo. I modelli MCA-2C-6H1, H2 e H3 sono progettati per questa applicazione.
MCA installa pirometri su laminatoi italiani per nastri a caldo, treni di profili, treni di tondino e barre, treni di filo, lingottiere e linee di raffreddamento controllato. La selezione tecnica gratuita parte sempre dai dettagli reali dell'impianto: tipo di prodotto, geometria della postazione, range di temperatura, condizioni ambientali, integrazione con il sistema di controllo della linea.
Il processo di laminazione a caldo trasforma semilavorati di colata continua (bramme, billette, blumi) in prodotti piani (nastri, lamiere) o lunghi (barre, tondino, profili, filo) attraverso passate successive tra rulli che riducono lo spessore e definiscono la forma. Il materiale entra nel laminatoio a 1150-1250°C dopo il forno di riscaldo, attraversa una serie di gabbie di sbozzaggio e finitura, e in uscita viene avvolto (per i nastri sotto i 6 mm), tagliato (per le lamiere) o raccolto in matasse (per il filo).
La temperatura del materiale durante la laminazione è il parametro di processo più critico: condiziona le proprietà meccaniche finali del prodotto (resistenza, durezza, formabilità), il consumo energetico del laminatoio, la durata dei rulli, l'efficienza del raffreddamento secondario. Una temperatura troppo bassa aumenta gli sforzi di laminazione, accelera l'usura dei rulli, può causare cricche superficiali. Una temperatura troppo alta riduce la resistenza meccanica del prodotto, può causare grano grossolano, ossidazione eccessiva.
Per controllare la temperatura serve misurarla in più postazioni della linea: uscita forno di riscaldo, ingresso treno di sbozzaggio, postazioni intermedie, ingresso e uscita treno di finitura, ingresso avvolgitore. In tutte queste postazioni l'ambiente di misura è ostile: scaglia, vapore, spruzzi, velocità elevate. È qui che la tecnologia del pirometro fa la differenza tra una lettura stabile e utile al processo, e una lettura instabile da cui i controllisti imparano a diffidare.
Misura temperatura con pirometro bicromatico ratio su billette in uscita dal forno di riscaldo: la sezione tonda di piccolo diametro vista attraverso vapore richiede ottica ad alta risoluzione D:S e tolleranza all'occlusione parziale del campo visivo, caratteristiche tipiche dei modelli MCA-2C-6H.
Quattro problemi pratici della laminazione rendono il monocromatico inaffidabile, e quattro motivi tecnici per cui il bicromatico ratio è la risposta corretta. Sono problemi che si incontrano su ogni laminatoio italiano, dall'acciaieria elettrica al treno di nastri a caldo integrato.
La superficie dell'acciaio durante la laminazione si ricopre di ossidi (scaglia) che hanno emissività diversa dall'acciaio nudo, e che si sfaldano continuamente per gli sforzi meccanici. L'emissività della superficie passa da 0,4 (acciaio pulito) a 0,9 (scaglia spessa) ed è impossibile fissarla a priori. Un monocromatico genera errori sistematici di 50-200°C; il bicromatico ratio si basa sul rapporto di due bande, dove l'emissività si elide e l'errore scompare.
Il raffreddamento secondario delle gabbie produce vapore acqueo, fumi e spruzzi d'acqua che attraversano il campo visivo del pirometro intermittentemente. Un monocromatico cala bruscamente di lettura quando passa il vapore; il bicromatico MCA-2C tollera fino al 95% di occlusione del campo visivo mantenendo lettura corretta, perché entrambe le bande sono attenuate proporzionalmente e il loro rapporto resta inalterato.
Le barre di piccolo diametro, i tondini sottili, i fili in trafileria sono bersagli di pochi millimetri visti da 1-3 metri di distanza. Un pirometro standard con D:S 30:1 vedrebbe lo sfondo della gabbia, non il bersaglio. I MCA-2C-6H1/H2/H3 hanno D:S fino a 280:1: spot di 7 mm a 2 metri di distanza, sufficiente per inquadrare anche fili di pochi millimetri. Mirino pilota laser o passante per allineamento preciso.
La temperatura del materiale cambia rapidamente tra gabbia e gabbia (raffreddamento di 20-50°C/secondo). Un loop di controllo del raffreddamento secondario, dell'avvolgitore o della velocità di passaggio richiede pirometri con tempo di risposta sotto i 50 ms. I modelli MCA-2C hanno tempo di risposta 10 ms, compatibile con i loop più veloci di automazione di laminatoio (PID stretto, controllo a feedforward sulla velocità di rullaggio).
Anche all'interno della scelta bicromatica, la banda spettrale conta. La banda NIR 1-1,7 µm dei MCA-2C è quella standard per acciaio in laminazione perché su questa banda l'errore di lettura per unità di errore di emissività è il più piccolo possibile, e perché il vapore d'acqua è poco assorbito in NIR. Banda lunga (8-14 µm) sarebbe sbagliata: il vapore la assorbe pesantemente e i metalli ferrosi a queste temperature emettono molto poco in MIR.
I pirometri MCA-2C in laminazione sono installati in custodie IP65 in acciaio inox, con air-purge collar per pulizia lente, water-cooled housing optional per ambienti a temperatura ambiente superiore a 100°C, montaggi orientabili con guide laser. Tutto il cablaggio è schermato per ambienti elettromagneticamente rumorosi (drive di motori, forni a induzione adiacenti). Cinque anni di vita media in postazione.
In una linea di laminazione moderna si installano da 3 a 6 pirometri in postazioni diverse, ciascuna con esigenze tecniche specifiche. Sotto le cinque postazioni più frequenti, con la configurazione MCA consigliata per ciascuna.
Le bramme o billette escono dal forno di riscaldo (pusher furnace o walking beam) con temperatura nominale 1200°C. Il pirometro di uscita verifica che il prodotto sia entro tolleranza prima di entrare al treno di sbozzaggio: temperatura troppo bassa significa rallentare il forno; temperatura disuniforme nella sezione significa rivedere bruciatori o portata pezzi.
Configurazione MCA: MCA-2C-6H1 banda 1-1,7 µm, D:S 100:1, installazione frontale a 2-3 metri dal materiale, air-purge.Prima passata del treno reversibile (per nastri) o della prima gabbia di sbozzaggio (per barre/profili). Qui inizia la deformazione plastica e il primo raffreddamento. Il pirometro segnala se il prodotto è già troppo freddo per l'inizio della laminazione (rischio cricche e usura rulli).
Configurazione MCA: MCA-2C-6H1 banda 1-1,7 µm, D:S 180:1, eventualmente con mirino laser passante per puntamento preciso.Tra le gabbie del treno di sbozzaggio e quelle del treno di finitura il materiale viene raffreddato dal contatto con i rulli e dal raffreddamento secondario. Pirometri intermedi (2-3 unità) controllano la curva di temperatura e segnalano anomalie del raffreddamento secondario.
Configurazione MCA: MCA-2C-6H2 banda 1-1,7 µm o MCA-IRT-8H1 monocromatico se l'ambiente è meno aggressivo, D:S 180:1 o 280:1 secondo distanza.La temperatura di fine laminazione (Tfl) è il parametro che condiziona le proprietà meccaniche finali del prodotto: grano cristallino, resistenza, formabilità per i nastri a caldo destinati a successivi processi di profondo. Misurata immediatamente dopo l'ultima gabbia, prima del raffreddamento accelerato.
Configurazione MCA: MCA-2C-6H1 o MCA-2C-6H2 banda 1-1,7 µm, D:S 280:1 per bersagli piccoli (fili, tondini sottili), integrazione PLC tramite RS-485.Per i nastri a caldo, l'ultima misura prima dell'avvolgimento in coil è la temperatura di avvolgimento (Tcoil), un altro parametro di qualità critico per le proprietà finali. Sotto i 600°C la banda NIR non è più ottimale, ma per i nastri a caldo questa temperatura difficilmente scende sotto i 650°C.
Configurazione MCA: MCA-2C-6H3 banda 1-1,7 µm con range esteso fino a 600°C, oppure MCA-IRT-8H1 in postazioni a minor disturbo ambientale.Sui treni di lamiere navali o di lamiere strutturali pesanti, dopo la finitura il prodotto entra in linea di raffreddamento controllato (Accelerated Controlled Cooling). Pirometri a fine ACC controllano l'efficacia del trattamento e segnalano se servono regolazioni della portata acqua.
Configurazione MCA: MCA-IRT-8H1 banda 1-1,7 µm su range 250-1200°C, oppure MCA-2C in modalità ratio per ambienti con vapore forte.Su una stessa linea di laminazione la differenza tra usare un monocromatico standard e un bicromatico ratio si traduce in instabilità di lettura, manutenzioni frequenti, mancata fiducia dell'automazione nei dati. Il confronto sotto è basato su installazioni reali su laminatoi italiani.
| Caratteristica | Pirometro monocromatico standard | Bicromatico ratio MCA-2C |
|---|---|---|
| Sensibilità a emissività variabile (scaglia) | ✗ Errori 50-200°C su bersagli ossidati | ✓ Errore residuo <10°C indipendente da ε |
| Tolleranza al vapore e ai spruzzi | ✗ Lettura cala con ogni passaggio di vapore | ✓ Stabile fino al 95% di occlusione del campo |
| Bersagli piccoli (fili, profili sottili) | ⚠ Solo con ottica dedicata, D:S limitato | ✓ D:S fino a 280:1, spot 3,5 mm a 1 m |
| Tempo di risposta per loop veloci | ⚠ Tipicamente 100-250 ms | ✓ 10 ms, compatibile con feedback stretto |
| Manutenzione e pulizia lente | ✗ Frequente per evitare derive | ✓ Tollera depositi parziali; air-purge sufficiente |
| Investimento iniziale | ✓ Più economico per unità | ⚠ +30-50% sul singolo pirometro |
| TCO su 5 anni (laminatoio) | ✗ Manutenzione frequente, derive, perdita fiducia | ✓ Minore manutenzione, dati affidabili per loop |
| Modelli MCA dedicati | MCA-IRT-8H1 (in postazioni adatte) | MCA-2C-6H1, H2, H3 |
Installazione del bicromatico MCA-2C-6H1 su postazione di laminazione: la testa di misura è puntata sul materiale attraverso un mirino di allineamento, con air-purge per mantenere pulita la lente in ambiente con vapore e polveri. L'elettronica e l'output 4-20 mA/RS-485 sono integrati nel corpo strumento.
La selezione del modello dipende dal range di temperatura della postazione, dalla dimensione del bersaglio e dalla distanza di installazione. Quattro configurazioni coprono la grande maggioranza delle postazioni di laminazione a caldo italiane.
Range: 700-1800°C • Banda: 1-1,7 µm ratio • D:S: 280:1 • Tempo di risposta: 10 ms
La scelta di default per l'uscita forno di riscaldo, ingresso treno di sbozzaggio, postazioni intermedie. Copre il range tipico di laminazione di nastri, barre, profili e tondino. Mirino laser passante optional.
Range: 1000-2500°C • Banda: 1-1,7 µm ratio • D:S: 180:1 • Tempo di risposta: 10 ms
Per applicazioni di colata continua (paniere, lingottiera, raffreddamento secondario) dove la temperatura supera spesso i 1500°C. Range esteso fino al fuso. Anche per forgia a caldo di leghe speciali.
Range: 600-1400°C • Banda: 1-1,7 µm ratio • D:S: 280:1 • Tempo di risposta: 10 ms
Per uscita treno di finitura e ingresso coilbox dove la temperatura è già scesa a 700-900°C. Range basso esteso a 600°C mantenendo l'algoritmo ratio attivo.
Range: 600-2200°C • Banda: 1-1,6 µm • D:S: 300:1 • Tempo di risposta: 1 ms
Quando l'ambiente lo permette (postazioni con poco vapore, lehr di ricottura, ACC a fine treno) il monocromatico in banda corta è una soluzione efficace e più economica. Tempo di risposta ultra-rapido (1 ms) per loop di controllo molto veloci.
Inviaci il layout della linea (tipo di prodotto, numero e tipo di postazioni di misura, range di temperatura per ciascuna, distanze di installazione e ambiente). Risponderemo con la configurazione per ciascuna postazione, i ricambi di parco unico, il piano di calibrazione tracciabile. Supporto in italiano, sopralluogo se necessario.
Le bramme, billette e barre in laminazione sono ricoperte di scaglia di laminazione (ossidi di ferro) che si sfalda durante il processo: l'emissività cambia da punto a punto e nel tempo. Aggiungete vapore di raffreddamento, fumo e spruzzi che ostruiscono parzialmente il campo visivo. Un monocromatico legge la radiazione assoluta e calcola la temperatura assumendo ε nota: in queste condizioni la lettura oscilla di centinaia di gradi. Un bicromatico legge il rapporto di due bande contemporanee: l'emissività si elide nel rapporto, e occlusioni parziali del bersaglio (fino al 95% del campo visivo per i bicromatici MCA-2C) non alterano la lettura. È l'unica tecnologia che dà letture stabili in laminazione.
Dipende dalla fase: in uscita dal forno di riscaldo billette/bramme è 1150-1250°C; durante le passate di sbozzaggio e finitura scende progressivamente per asportazione di calore alle gabbie (laminazione di profili a 900-1100°C, di nastri a caldo a 800-1050°C); in uscita dall'ultima gabbia prima dell'avvolgitore (coilbox) tipicamente 800-900°C. La temperatura di fine laminazione (Tfl) è un parametro critico per le proprietà meccaniche finali del prodotto: grano cristallino, resistenza, formabilità.
Dipende dal prodotto. Per bramme e nastri (larghezza 1-2 metri) anche D:S 60:1 è sufficiente. Per barre tonde, fili e profili sottili (diametro 6-50 mm) installati a 1,5-3 metri di distanza servono ottiche ad alta risoluzione D:S 180:1 o 280:1, per evitare che lo spot di misura sia più grande della sezione del materiale e si veda lo sfondo. I bicromatici MCA-2C-6H1/H2/H3 hanno D:S fino a 280:1 con possibilità di mirino pilota laser o passante. Per applicazioni speciali (filo di pochi mm visto da 5 metri) si valuta anche MCA-FOT a fibra ottica con testa avvicinabile al bersaglio.
Tre accorgimenti combinati. Primo: scegliere un bicromatico ratio che tolleri occlusione parziale (MCA-2C-6 tollera fino al 95% del campo visivo coperto). Secondo: installare il pirometro con air-purge collar — un anello con aria compressa filtrata che soffia davanti alla lente per impedire deposito di polvere o vapori grassi. Terzo: a richiesta water-cooled housing in ambienti con temperature ambiente >100°C, raffreddamento ad acqua del corpo strumento per garantirne la durata in postazioni vicine a forni di riscaldo o a raffreddamento secondario intenso.
Sì. Tutti i modelli MCA-2C e MCA-IRT-8 hanno output analogico standard 4-20 mA per collegamento diretto a PLC (Siemens, Rockwell, Schneider, B&R) o sistemi di controllo proprietari di linea. Interfaccia RS-485 bidirezionale per configurazione remota e lettura ad alta risoluzione. I segnali di tempo di risposta sono compatibili con i loop di controllo veloce della laminazione: con 10 ms di tempo di risposta il pirometro segue le transizioni di temperatura tra una gabbia e l'altra. Documentazione tecnica e supporto di integrazione forniti da MCA in italiano, con assistenza in fase di startup di linea.
In una linea di laminazione si installano tipicamente 3-6 pirometri in postazioni diverse: uscita forno di riscaldo, ingresso gabbia di sbozzaggio, postazioni intermedie tra gabbie, ingresso e uscita treno di finitura, ingresso coilbox/avvolgitore. La famiglia di pirometri può essere la stessa (tipicamente MCA-2C-6H1 o H2) ma la configurazione cambia: distanza di installazione, ottica, D:S, set di emissività di riferimento. La selezione MCA copre l'intera linea con un parco unico di ricambi e procedure di taratura. Questo riduce la complessità di magazzino e standardizza le procedure di manutenzione.
Il pirometro si smonta dal posizionamento di linea e si invia in laboratorio per ricalibrazione con sorgente di riferimento corpo nero. MCA fornisce questo servizio direttamente: ricezione strumento, verifica metrologica con corpo nero MCA-BBF, certificato di calibrazione con tabella delle deviazioni misurate, eventuale regolazione, riconsegna in tempi pianificati. Per clienti con multiple unità installate il piano periodico è calendarizzato (12-24 mesi tipici per laminatoio) e gestito con strumenti sostitutivi durante il fermo, per non lasciare scoperte le postazioni di misura critiche.
Per le bramme in uscita dalla colata continua (1000-1200°C tipici) il bicromatico MCA-2C-6H1 o MCA-2C-6H2 è la scelta standard: gestisce i vapori del raffreddamento secondario, l'irregolarità della superficie e la scaglia. Per applicazioni di alta accuratezza dove serve precisione sotto i 5°C (controllo della temperatura di taglio o gestione della trasportabilità termica al laminatoio) si valuta MCA-IRT-W-1550 monocromatico in banda 1550 nm. La selezione MCA si fa caso per caso a partire dai dettagli reali della macchina di colata. Vedi anche la pagina dedicata a pirometro per colata continua.
In postazione di laminazione correttamente progettata (air-purge attivo, water-cooled housing se necessario, schermatura EM corretta) la vita utile media è di 5-7 anni prima di interventi maggiori. Le ricalibrazioni periodiche tracciabili rilevano eventuali derive prima che diventino problematiche per il processo. Le parti più sollecitate (lenti, finestre, cavi) sono ricambiabili in service senza sostituire il corpo strumento. La filiera di assistenza MCA include ricambi originali con disponibilità a magazzino per i modelli più diffusi.
MCA fornisce pirometri industriali bicromatici e monocromatici per laminazione acciaio a caldo a laminatoi italiani in Lombardia, Piemonte, Veneto, Emilia-Romagna, Toscana, Lazio e su tutto il territorio nazionale. La selezione tecnica è gratuita e personalizzata sulla linea reale, non su una scheda prodotto generica. Calibrazione tracciabile, assistenza diretta, documentazione in italiano.