Автоматизация контроля температуры жидкой стали производители

Когда говорят про автоматизацию контроля температуры жидкой стали, многие сразу представляют себе готовые импортные комплексы — типа тех же Heraeus или Sintec. А ведь локальные производители вроде нашей ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' уже лет десять как закрывают 80% задач сталелитейных цехов. Главное заблуждение — что автоматизация это просто замена термопар на пирометры. На деле же...

Почему инфракрасные технологии вытесняют контактные методы

В 2018-м на Череповце мы ставили эксперимент: параллельно работали кварцевые термопары и наш ИК-пирометр серии TGY-3000. Разница в погрешности — 3-5°C против 0.7-1.2°C. Но дело не только в точности. При контактных измерениях каждый цикл — это риск попадания шлака в измерительную головку, плюс постоянная замена расходников.

Хотя и с ИК-системами свои нюансы. Например, при первом запуске в Магнитогорске не учли запылённость зоны над ковшом — пришлось дорабатывать систему продувки оптики. Сейчас в базовую комплектацию всегда включаем блок воздушной очистки с двойными фильтрами.

Кстати, о температурных диапазонах. Для стали важнее всего три точки: выпуск из конвертера, ковш-печь и непрерывная разливка. На каждом этапе — свои требования к точности. Особенно критичен участок перед МНЛЗ, где перегрев даже на 10°C ведёт к дефектам слитка.

Как выбрать поставщика для автоматизации контроля температуры

Когда к нам обращается новый завод, всегда спрашиваю: 'У вас система для отчётности или для управления процессом?'. В первом случае подойдёт любой сертифицированный пирометр, во втором — нужна интеграция с АСУ ТП. Например, наш комплекс TGY-4000 как раз заточен под передачу данных в реальном времени в систему управления плавкой.

Частая ошибка — экономия на калибровочном оборудовании. Видел случаи, когда завод покупал дорогие немецкие пирометры, но калибровал их раз в два года. Результат — постепенный дрейф показаний на 2-3 градуса каждый месяц. Мы в Tengyidianzi всегда настаиваем на ежеквартальной поверке с эталонным источником Чёрного тела.

Ещё момент по монтажу. Идеальное расположение измерительной головки — под углом 15-30 градусов к поверхности металла, на расстоянии 1-2 метра. Но в старых цехах с тесной планировкой иногда приходится ставить под 45 градусов, что требует коррекции в алгоритмах.

Особенности российских производственных условий

Работая с заводами Урала и Сибири, поняли: стандартные температурные диапазоны не всегда подходят. Например, при -40°C на улице и +50°C в цеху обычная термокомпенсация электроники не справляется. Пришлось разрабатывать для северных предприятий усиленную версию с подогревом оптического тракта.

Вибрация — отдельная тема. На КМК из-за работы кранового оборудования первые полгода выходили из строя крепления датчиков. Решили переходом на амортизирующие кронштейны с пружинной подвеской.

Сейчас тестируем новую схему установки непосредственно на желобах разливочных машин. Показывают хорошую стабильность при измерении струи жидкой стали — погрешность не более ±1.5°C даже при сильных брызгах.

Интеграция с существующими системами управления

Самый сложный проект был в 2022 году на одном из заводов Северстали: нужно было встроить наши ИК-датчики в немецкую систему Siemens TDC. Пришлось писать специальный драйвер для преобразования протоколов. Зато теперь данные по температуре автоматически учитываются при корректировке скорости разливки.

Интересный кейс по синхронизации измерений: когда ставим несколько пирометров вдоль технологической цепочки, важно чтобы временные метки совпадали с точностью до 0.1 секунды. Иначе невозможно отследить динамику остывания металла.

Для малых предприятий часто предлагаем упрощённый вариант — локальную систему с выводом на панель оператора и записью в лог-файл. Это в 3-4 раза дешевле полноценной интеграции, но даёт основу для будущей автоматизации.

Перспективы развития технологий измерения

Сейчас экспериментируем с многоспектральными пирометрами — они менее чувствительны к изменению коэффициента излучения стали. Особенно актуально для измерений при добавлении легирующих добавок, когда состав поверхности постоянно меняется.

Ещё одно направление — совмещение ИК-камеры с точечным пирометром. Камера показывает распределение температуры по поверхности, а пирометр даёт точное значение в контрольной точке. На испытаниях в Новолипецке такая комбинация позволила вовремя обнаруживать локальные переохлаждения в ковше.

Думаем над системой прогнозирования температуры на основе нейросетей. Уже накопили достаточный объём данных по разным маркам стали. Если научиться предсказывать охлаждение с упреждением в 2-3 минуты, это даст возможность автоматически корректировать технологические параметры.

Практические рекомендации по эксплуатации

По опыту: 70% отказов связаны не с оборудованием, а с неправильной эксплуатацией. Самый частый случай — загрязнение оптики при замене футеровки. Разработали простую инструкцию для персонала: перед плановым ремонтом закрывать защитными крышками, после — обязательно протирать специальными салфетками.

Важный момент по калибровке. Раньше использовали эталонные термопары, но их погрешность на высоких температурах достигала 2-3%. Перешли на мобильные калибраторы с черным телом — точность возросла до 0.5%. Правда, пришлось обучать техников работе с ними.

Для критичных участков рекомендуем резервирование: два пирометра на один измерительный пункт. Если показания начинают расходиться более чем на 5°C — система подаёт сигнал. На разливочном пролёте НЛМК такая схема уже предотвратила несколько случаев выпуска переохлаждённой стали.

Экономическая эффективность автоматизации

Когда считаем окупаемость для заказчиков, учитываем не только точность измерений. Например, на Выксунском заводе после внедрения нашей системы сократили брак по 'холодным слиткам' на 3.7% — это дало экономию около 12 млн рублей в год только на переплавке.

Ещё менее очевидный эффект — снижение расхода ферросплавов. При точном контроле температуры в ковше-печи удаётся точнее дозировать добавки. На одном из заводов Череповца экономия по ферросилицию составила 1.2 кг на тонну стали.

Срок окупаемости полноценной системы автоматизации обычно 8-14 месяцев. Но есть нюанс: если завод только начинает модернизацию, лучше начинать с ключевых участков — например, с зоны выпуска из сталеплавильного агрегата. Постепенное внедрение позволяет распределить затраты и отработать технологию.