Автоматизированная система измерения температуры жидкой стали завод

Если честно, когда слышишь про автоматизацию в конвертерном цехе, первое что приходит на ум — это пирометры с вечными ложными срабатываниями. Многие до сих пор путают точечный замер через каждые 20 минут с полноценным мониторингом в реальном времени. Вот где начинаются настоящие проблемы с перегревом футеровки.

Почему старые методы уже не работают

Помню, как в 2018 на Череповце пытались адаптировать немецкие оптические пирометры для ковшевой установки. Датчики выдерживали максимум три плавки — потом либо оптику заливало шлаком, либо калибровка сбивалась из-за вибраций. Приходилось останавливать разливку для поверки, а это минус 12-15 тонн стали в час.

Сейчас анализирую, что ключевой ошибкой была попытка использовать системы измерения температуры без модуля компенсации запылённости. Когда из желоба вырываются клубы пара с окалиной, даже дорогая оптика слепнет. Приходилось ставить дополнительные воздушные завесы, но это создавало новые проблемы с охлаждением.

Кстати, про температурный градиент в промежуточном ковше — многие технологи до сих пор не учитывают, что разница между поверхностью и глубиной может достигать 80°C. Из-за этого на непрерывном стане потом идут трещины по кромке полосы.

Как мы вышли на российские разработки

В 2021 году начали тестировать многоканальные системы от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — нашли через их сайт https://www.tengyidianzi.ru. Первое что удивило — в них использовали не стандартный ИК-диапазон, а комбинацию 1.5 и 2.0 мкм с динамической коррекцией коэффициента излучения.

Установили на участке разливки за МНЛЗ, где раньше датчики жили не больше месяца. Сработало три момента: водяное охлаждение без промежуточных теплообменников, встроенная продувка оптики аргоном и главное — алгоритм отсечки помех от окалины.

Через полгода эксплуатации появилась новая головная боль — электромагнитные помехи от силовых кабелей поворотного механизма. Пришлось совместно с инженерами Tengyi Electronics дорабатывать экранирование. Сейчас их автоматизированная система измерения на нашем ККЦ выдаёт погрешность ±3°C при 1650°C.

Подробности которые обычно умалчивают

Мало кто пишет про калибровку в полевых условиях. Мы используем переносную эталонную печь с молибденовым нагревателем — ставим её прямо под датчиком во время плановых остановок. Но есть нюанс: если делать калибровку на холодной установке, при выходе на рабочий режим появляется дополнительная погрешность до 7°C из-за тепловых деформаций кронштейна.

Ещё важный момент — программное обеспечение. В системе от Tengyi изначально был слишком сложный интерфейс с кучей ненужных графиков. Пришлось запрашивать кастомную версию где оставили только три основных экрана: текущие показания, тренд за смену и аварийные события. Сталевары — народ консервативный, лишние кнопки их только путают.

Сейчас тестируем их новую разработку — беспроводные датчики на участке транспортировки ковшей. Пока проблема с задержкой передачи данных — за 15 секунд пока сигнал доходит до пульта, температура может измениться на 20-25°C. Но для примерного контроля хватает.

Экономика против точности

Когда считали окупаемость, выяснилась интересная деталь: основная экономия получается не за счёт точности контроля, а из-за сокращения времени замера. Раньше оператор тратил 2-3 минуты на ручной замер через каждые 40 тонн — теперь система выдаёт данные непрерывно. За год набегает +34 плавки просто за счёт этого времени.

Но есть и обратная сторона — сервисное обслуживание. Фильтры системы продувки надо менять каждые 2 недели, а специальные кварцевые линзы — раз в 4 месяца. Если пропустить замену, начинается дрейф показаний. Хорошо что ООО Шэньян Тэнъи Электроникс организовала поставку расходников со склада в Екатеринбурге — раньше ждали по 3 месяца из Китая.

Кстати, про надёжность: из 12 установленных систем за 2 года вышли из строя две — одна из-за попадания расплава при аварийном прорыве сталевозного ковша, вторая из-за скачка напряжения в сети 380В. Ремонт занял 11 и 6 дней соответственно — приемлемо для нашего производства.

Что в итоге работает на практике

Сейчас рекомендуем ставить такие системы не на все позиции подряд, а выборочно — прежде всего на участке доводки перед МНЛЗ и на раздаточных желобах. Там где температурный режим критичен для качества готового проката. Для предварительного контроля в конвертере хватает и простых пирометров.

Из неочевидных преимуществ — система автоматически ведёт протокол отклонений. Это помогло в спорах с ОТК когда возникал брак — всегда можно посмотреть при каких температурах шла разливка. Раньше такие конфликты всегда заканчивались списанием на 'человеческий фактор'.

Думаем над интеграцией их системы с нашим SAP — пока данные приходится переносить вручную. Инженеры Tengyi обещают доработать API к концу года. Если получится, сможем автоматически корректировать режимы нагрева печи на основе реальных данных с участка разливки.