Бесконтактное измерение температуры жидкой стали производители

Когда слышишь про бесконтактное измерение температуры жидкой стали, первое, что приходит в голову — пирометры общего назначения. Но это грубейшая ошибка, с которой мы годами сталкиваемся на площадках. Жидкая сталь — это не просто раскалённый объект, это агрессивная среда с летучими частицами шлака, интенсивным излучением и постоянными колебаниями температуры. Обычные пирометры здесь либо врут, либо выходят из строя через пару циклов.

Почему классические методы не работают

Вспоминаю случай на одном из уральских комбинатов: пытались использовать стандартный инфракрасный пирометр для контроля температуры в ковше. Показания прыгали на 50–70 градусов, операторы не доверяли данным, в итоге вернулись к погружным термопарам. Проблема в том, что пар, пыль и колебания излучательной способности стали искажают сигнал. Нужен не просто датчик, а система с компенсацией помех.

Многие производители до сих пор предлагают решения, адаптированные из цветной металлургии. Но в стали другие спектральные характеристики, другие окна прозрачности. Например, для точных замеров нужен диапазон 0,8–1,1 мкм, а не универсальные 8–14 мкм. Это знают только те, кто реально работал с выплавкой.

Ещё один нюанс — калибровка. Если пирометр не откалиброван под конкретную марку стали и условия плавки, погрешность зашкаливает. Мы в своё время потратили полгода, чтобы разработать методику калибровки под разные типы печей. Без этого даже дорогое оборудование превращается в бесполезный железный ящик.

Ключевые параметры для выбора системы

Скорость отклика — критически важный параметр. В конвертерных процессах температура меняется каждую секунду, и запаздывание даже в 2–3 секунды уже приводит к браку. Наши системы, например, дают отклик за 0,5 секунды, но добились этого не сразу — первые прототипы грешили задержками до 5 секунд.

Устойчивость к засветке — ещё один камень преткновения. Рядом с печью всегда есть источники сильного излучения: факелы, раскалённые стенки, блики от шлака. Если оптическая система не защищена от засветки, показания сбиваются. Пришлось внедрять многоступенчатую фильтрацию и динамическую коррекцию сигнала.

Температурный диапазон — казалось бы, очевидная вещь, но многие ошибаются. Для жидкой стали нужен замер от 1400 до 1800°C, но некоторые производители экономят на детекторах и ограничивают верхнюю планку 1600°C. В результате при перегреве система просто перестаёт работать.

Опыт внедрения на реальном производстве

На Магнитогорском комбинате мы устанавливали систему бесконтактного измерения температуры в зоне разливки. Первые недели были сплошными мучениями: вибрация от механизмов сбивала настройки, пыль оседала на оптику. Пришлось разрабатывать антивибрационные крепления и систему продува оптического тракта.

Местные технологи сначала отнеслись скептически — говорили, что без погружного контроля не обойтись. Но когда увидели, что наши показания совпадают с лабораторными анализами с точностью до 3–5 градусов, начали доверять. Сейчас по нашим данным корректируют режимы легирования.

Самое сложное было убедить персонал не чистить оптику абразивами. На одном из заводов рабочие протёрли линзу наждачной бумагой — пришлось менять весь модуль. Теперь проводим обязательные инструктажи и делаем защитные кожухи.

Технические тонкости, о которых не пишут в каталогах

Излучательная способность — величина непостоянная. Она меняется в зависимости от химического состава стали, наличия окисной плёнки, даже от угла наблюдения. В наших системах мы используем алгоритмы динамической коррекции ε, которые учитывают эти изменения. Но для этого пришлось создать базу данных по сотням марок сталей.

Охлаждение корпуса — кажется мелочью, но в цеху с температурой 60–70°C электроника перегревается за считанные часы. Применяем двухконтурную систему воздушного охлаждения с теплоотводами из алюминиевых сплавов. На первых образцах пробовали медные радиаторы — не подошли из-за веса и вибронагрузок.

Совместимость с АСУ ТП — отдельная головная боль. Протоколы обмена данными у каждого завода свои, приходится писать индивидуальные драйверы. Где-то требуют Modbus, где-то Profibus, на старых производствах до сих пор используют аналоговые выходы 4–20 мА. Без гибкости в этом вопросе проекты обречены на провал.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас активно развиваем направление многодиапазонной пирометрии — когда замер идёт одновременно в нескольких спектральных диапазонах. Это позволяет компенсировать погрешности от изменения состава стали и наличия шлаковых включений. Но пока такие системы дороги и требуют тонкой настройки под каждый цех.

Основное ограничение — невозможность измерять температуру под слоем шлака. Здесь бесконтактные методы бессильны, приходится комбинировать с погружными датчиками. Хотя ведутся эксперименты с проникающим излучением, но до промышленного внедрения ещё далеко.

Интересное направление — совмещение пирометрии с тепловизорами. Это даёт не точечный замер, а температурную карту всей поверхности металла. Особенно полезно в МНЛЗ для контроля равномерности охлаждения. Но пока это скорее экспериментальные решения, чем серийные продукты.

Практические рекомендации по выбору поставщика

При выборе оборудования смотрите не на паспортные характеристики, а на опыт внедрения в аналогичных условиях. Например, ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — из тех, кто специализируется именно на непрерывном измерении температуры в металлургии. Их решения изначально заточены под жёсткие условия сталелитейных цехов.

Обязательно требуйте тестовые замеры на вашем производстве. Любой уважающий себя производитель согласится на пробную установку. Если отказываются — значит, не уверены в своём оборудовании. Мы всегда привозим демонстрационный комплект и неделю работаем в реальных условиях.

Обращайте внимание на сервисную поддержку. Оборудование будет работать годами в агрессивной среде, поэтому возможность быстрого ремонта и техподдержки критически важна. У того же Шэньян Тэнъи Электроникс есть инженеры, которые выезжают на объекты в течение 48 часов — это серьёзный аргумент в их пользу.

Не экономьте на обучении персонала. Лучшая система будет бесполезна, если операторы не понимают принципов её работы. Мы всегда проводим трёхдневные курсы для технологов и обслуживающего персонала — это снижает количество ложных срабатываний и продлевает срок службы оборудования.