Бесконтактное измерение температуры жидкой стали завод

Когда говорят про бесконтактное измерение температуры в цехах, многие представляют просто пирометр в руках оператора. Но с жидкой сталью всё иначе — тут нужны системы, которые выдержат жар до 1800°C, пыль, вибрацию и при этом покажут точность в ±5°C. Ошибка в 10 градусов может стоить тонн брака.

Почему классические методы не работают

Помню, как на одном из уральских заводов пытались использовать оптические пирометры с водяным охлаждением. Датчики ставили над ковшом, но через два дня плавки линзы покрывались слоем оксидов цинка. Приходилось останавливать процесс для чистки — абсолютно нерабочая схема.

Ещё хуже обстояло с термопарами. Их погружали прямо в расплав, но керамические чехлы трескались от теплового удара, а стальные растворялись за минуты. Лаборанты рисковали руками, а данные всё равно были с запаздыванием.

Сейчас понимаю: главная ошибка — пытаться адаптировать лабораторное оборудование для промышленных условий. Нужны специализированные решения, где учтены и брызги шлака, и электромагнитные помехи от кранов.

Как мы пришли к инфракрасным технологиям

В 2018 году наше предприятие — ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — начало тестировать многодиапазонные ИК-датчики. Важно было не просто измерить температуру, а делать это сквозь дым и пары. Сначала пробовали немецкие аналоги, но их алгоритмы не учитывали специфику химического состава нашей стали.

Пришлось разрабатывать собственную калибровку под разные марки сплавов. Например, для нержавейки добавляли поправку на излучательную способность в узком спектральном диапазоне 0,9-1,1 мкм. Это снизило погрешность с 12°C до 3°C.

Сейчас на сайте tengyidianzi.ru мы публикуем реальные отчёты с испытаний — не рекламные буклеты, а графики с завода-партнёра в Липецке. Там наши системы работают с 2021 года без замены оптики.

Особенности монтажа в условиях цеха

Самое сложное — не сам датчик, а его установка. На Магнитогорском комбинате мы трижды переделывали кронштейн: вибрация от разливочной машины выводила из строя юстировку. В итоге сделали амортизирующую платформу с пружинами из инконеля.

Охлаждение — отдельная история. Воздушное не подходит — забивается пылью. Применяем двойной контур с азотом, но это дорого. Для средних предприятий предлагаем компромисс — жидкостное охлаждение с антифризом, но требуем установку резервного насоса.

Кстати, кабельные трассы часто недооценивают. Однажды на новом заводе силовые линии проложили рядом с нашими сигнальными — помехи достигали 40% шкалы. Пришлось экранировать всё в стальные трубы.

Кейс: Ковшовая печь в Череповце

Здесь датчик стоит под углом 15° к поверхности металла. Казалось бы, мелочь, но это позволило избежать засветки от электродов. Технологи сначала сопротивлялись — мол, нестандартный угол исказит данные. Но после калибровки по эталонной термопаре (одноразовой, конечно) убедились в точности.

Интересный момент: при доводке стали в ковше температура неоднородна. Наши системы строят тепловые карты в реальном времени, что позволяет оператору видеть зоны перегрева у стенок.

Обработка данных и интеграция с АСУ ТП

Ранние версии софта просто выводили цифру на экран. Сейчас мы передаём данные в систему управления плавкой с прогнозированием температурного тренда. Например, если за 10 минут падение превышает 25°C — это сигнал о начале кристаллизации.

Были случаи, когда технологи не доверяли 'слепой' автоматике. Пришлось добавить режим ручной верификации: оператор может в любой момент запустить контрольное измерение контактным методом (хотя это и рискованно).

На производстве ООО Шэньян Тэнъи Электроникс разработали облачную платформу для анализа исторических данных. Но на российских заводах к этому относятся с опаской — предпочитают локальные серверы.

Типичные проблемы и как их избежать

Чаще всего выходят из строя не датчики, а системы очистки оптики. Автоматические воздушные ножи требуют безмасляного сжатого воздуха — чего в цехе добиться почти невозможно. Перешли на импульсную продувку азотом из баллонов.

Ещё одна головная боль — калибровка. Эталонные источники черного тела не выдерживают цеховых условий. Разработали мобильную поверочную установку, которую привозим раз в квартал. Это дешевле, чем постоянно менять датчики.

И да — никогда не экономьте на кабельных соединениях. Видел случай, когда из-за дешёвого разъема пропадал сигнал при включении вентиляторов. Потеряли три плавки.

Что будет дальше с бесконтактным контролем

Сейчас экспериментируем с распределёнными сенсорными сетями. Вместо одного датчика над ковшом — несколько по периметру. Это даёт объёмную температурную модель, но пока сложно синхронизировать данные.

Интересное направление — совмещение ИК-камер с спектрометрией. Можно не только температуру видеть, но и оценивать состав шлака по излучению. Правда, для этого нужны совсем другие вычислительные мощности.

Если говорить о трендах — будущее за гибридными системами. Бесконтактное измерение как основа плюс точечные проверки лазерными методами для критичных участков. Но это уже тема для отдельного разговора.