Высокоточное измерение температуры жидкой стали

Когда слышишь про высокоточное измерение температуры жидкой стали, большинство сразу представляет идеальные графики с лабораторных стендов. На практике же погрешность в 5-10°C на разливке может обернуться браком целой плавки. Мы годами бились с термопарами погружного типа — знаете, те самые кварцевые колбы, которые приходилось менять каждые 2-3 замера. Дорого, да и безопасность персонала под вопросом.

Эволюция методов контроля

В 2010-х на нашем комбинате перешли на оптические пирометры, но столкнулись с парадоксом: прибор показывал стабильные 1530°C, а при отборе проб выходило, что металл остыл до 1510°C. Оказалось, проблема в дымах над ковшом — они создавали оптический шум, который не учитывался в заводских настройках.

Тут пригодился опыт коллег из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', чьи пирометры серии TY-R используем сейчас. Они как раз заточены под высокоточное измерение температуры жидкой стали в условиях запыленности. Важно не столько разрешение матрицы, сколько алгоритм компенсации помех. Мы тестировали их систему на разливке слябов — пришлось вносить коррективы под наш конкретный газоочистной тракт.

Запомнился случай на электропечи ДСП-80: установили датчик с завода-изготовителя, а он стабильно занижает показания на 12°C. Местные метрологи уже готовили акт о браке, но техспец из Тэнъи нашел причину — оказывается, монтажники разместили датчик под углом 45° к струе металла, хотя по паспорту требовалось строго 90°.

Практические нюансы калибровки

Калибровка — это отдельная история. Многие до сих пор считают, что достаточно раз в квартал проверить по эталонному термометру. Но при температуре выше 1500°C дрейф показаний происходит неравномерно. Мы выработали правило: перед каждой критичной плавкой делать контрольный замер образцом с известной температурой плавления.

Особенно сложно с низколегированными сталями — их излучательная способность меняется при добавлении ферросплавов. Приходится создавать индивидуальные градуировочные кривые для каждой марки. Кстати, на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть неплохой калькулятор для предварительной настройки, но живые корректировки все равно необходимы.

Однажды пробовали автоматическую коррекцию через ИИ-алгоритмы — вышло дорого и бесполезно. Система постоянно переобучалась на артефактах измерения. Вернулись к классике: оператор вносит поправки на основе визуального контроля шлака и поведения струи.

Оборудование в реальных условиях

Современные инфракрасные системы — это не те громоздкие ящики из 2000-х годов. Например, переносной пирометр TY-98 от Тэнъи весит около 3 кг и выдерживает вибрацию до 2g. Но есть тонкость: при работе в цехе ККЦ его нельзя направлять на участки с интенсивным водяным охлаждением — пар дает погрешность до 25°C.

Для сталеплавильных печей лучше подходят стационарные модели с принудительным воздушным обдувом. У нас один такой проработал 11 месяцев без замены кварцевого стекла, хотя по регламенту положено менять каждые полгода. Секрет в дополнительном эжекторе для отвода мелкой пыли.

Самое неочевидное: точность сильно зависит от состояния футеровки. При износе огнеупоров возникают локальные переохлажденные зоны, которые искажают общую картину. Мы теперь по умолчанию совмещаем замеры температуры с контролем состояния кладки.

Ошибки внедрения

В 2018 году пытались внедрить систему непрерывного мониторинга с 12 точками контроля по всему технологическому маршруту. Проект провалился — не потому что оборудование плохое, а из-за сопротивления персонала. Сталевары привыкли доверять визуальным признакам и не хотели полагаться на 'железки'.

Вывод: технологии высокоточное измерение температуры жидкой стали должны внедряться постепенно. Сначала поставили один пирометр на выпускном желобе, потом добавили контроль в промежуточном ковше, и только через год установили полный комплект на машине непрерывной разливки.

Еще одна ошибка — экономия на сервисе. Купили дорогое немецкое оборудование, но сэкономили на обучении ремонтников. В результате простой из-за поломки датчика составлял 2-3 недели. Сейчас работаем с Тэнъи именно потому, что у них есть инженеры в России, способные приехать в течение 48 часов.

Перспективы развития

Сейчас тестируем систему прогнозирования температуры по косвенным признакам — скорости подачи кислорода, состоянию электродов, даже акустическим характеристикам пламени. Пока точность не превышает 70%, но для предварительной оценки уже полезно.

Интересное направление — совмещение пирометрии с спектральным анализом. Это позволяет одновременно контролировать и температуру, и химический состав. Но пока такие системы слишком капризны для промышленной эксплуатации.

Главный тренд — не увеличение точности (сейчас и 3°C достаточно), а повышение надежности и ремонтопригодности. Как показывает практика ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', лучше иметь систему с погрешностью 5°C, но работающую 99% времени, чем сверхточный прибор, требующий ежедневной юстировки.

Кстати, их последняя разработка — пирометр с автоматической компенсацией запыленности — как раз решает эту задачу. Мы пробуем его на участке внепечной обработки, где традиционно самые сложные условия для измерений.