Бесконтактное измерение температуры жидкой стали заводы

Когда слышишь про бесконтактное измерение температуры жидкой стали, первое, что приходит в голову — это пирометры. Но на деле всё сложнее. Многие до сих пор думают, что достаточно навести прибор на ковш — и готово. А потом удивляются, почему данные скачут или расход огнеупоров растёт. Я сам через это проходил, пока не понял: ключ не в самом приборе, а в том, как его интегрировать в процесс.

Почему старые методы уже не работают

Раньше на многих заводах использовали оптические пирометры. Помню, на одном из участков ККЦ оператор жаловался, что показания отличаются на 20–30 градусов в зависимости от угла наклона. Оказалось, пар от шлака искажает данные. Пришлось переставлять датчики выше и добавлять систему продувки.

Ещё одна проблема — настройка эмисситивности. Для жидкой стали коэффициент обычно 0.75–0.85, но если в расплаве есть примеси, цифры плывут. Один раз на МНЛЗ из-за неправильных настроек перегрели сталь на 15 градусов — потом полсмены устраняли проблемы с кристаллизацией.

Сейчас даже продвинутые пирометры, вроде тех, что поставляет ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, требуют калибровки под конкретные условия. Их инфракрасные системы стабильнее, но без понимания технологии всё равно не обойтись.

Как выбрать оборудование для конвертера или ковша

Для начала нужно определиться с точками контроля. На разливке важнее стабильность, в ковше — скорость. Мы тестировали систему от tengyidianzi.ru на участке внепечной обработки — там как раз важны непрерывные замеры. Их разработки с защитой от пара и пыли показали себя лучше аналогов.

Но не всё зависит от техники. Например, при измерении в промежуточном ковше нужно учитывать колебания уровня металла. Если датчик зафиксирован жёстко, данные будут искажаться. Пришлось делать плавающее крепление с поправкой на расстояние.

Кстати, у ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в описании продукции есть важный нюанс — они учитывают спектральный диапазон 0.8–1.1 мкм. Для жидкой стали это критично, потому что более короткие волны поглощаются шлаком.

Ошибки монтажа, которые сведут на нет всю точность

Самая частая проблема — установка датчика напротив летки. Кажется логичным, но на практике именно там скапливаются брызги, которые блокируют обзор. Лучше смещать его на 30–40 градусов от вертикали.

Ещё забывают про тепловые экраны. На одном из заводов в Челябинске датчик стоял в полуметре от ковша — через месяц оптику повело от постоянного нагрева. Пришлось ставить водяное охлаждение, хотя изначально в проекте его не было.

Иногда помогает банальное увеличение угла обзора. Мы ставили широкоугольные линзы на системы мониторинга разливки — погрешность снизилась с 3% до 0.7%.

Почему данные с пирометров не совпадают с термопарами

На этот счёт было много споров. Однажды на агрегате ?печь-ковш? разница между бесконтактным замером и погружной термопарой достигала 25 градусов. Оказалось, термопара показывала температуру в зоне контакта с огнеупором, а пирометр — поверхностного слоя.

Сейчас для калибровки используем оба метода, но с поправкой на тепловые потери. Если пирометр откалиброван по эталонной термопаре в контролируемых условиях, расхождения не превышают 3–5 градусов.

Кстати, в системах от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс есть встроенные алгоритмы компенсации, но их нужно настраивать под каждую марку стали. Для низкоуглеродистых сталей поправки одни, для легированных — другие.

Что даёт непрерывный контроль на практике

Когда мы внедрили систему мониторинга на МНЛЗ, удалось снизить брак по трещинам на 18%. Дело в том, что оператор видел не просто точку замера, а график изменения температуры по длине слитка.

На участке доводки стали в ковше экономия газа составила около 7% — потому что больше не приходилось перегревать металл ?на всякий случай?. Точность в 5 градусов против прежних 15–20 сильно меняет подход к технологии.

Сейчас многие заводы переходят на комплексные решения, как у Шэньян Тэнъи Электроникс, где данные с пирометров интегрируются в систему управления плавкой. Но это требует пересмотра всей технологической цепочки, а не просто установки датчиков.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас пробуем совмещать ИК-замеры с спектральным анализом. В теории это позволит отслеживать не только температуру, но и состав шлака. Пока получается с переменным успехом — мешает вибрация оборудования.

Ещё одна задача — измерение в зоне электродуговой печи. Там такие помехи, что даже защищённые датчики сбиваются. Возможно, нужно комбинировать несколько методов, например, пирометрию и акустический контроль.

Если говорить о готовых решениях, то у ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в описании их научной деятельности упоминается как раз разработка комплексных систем для непрерывного измерения. Думаю, это направление будет развиваться — отдельные приборы уже не справляются с требованиями точности.