Высокоточное измерение температуры жидкой стали завод

Когда говорят о высокоточном измерении температуры в цехах, многие представляют лабораторные условия — чистые датчики, стабильные среды. Но в реальности, у раскалённого ковша с жидкой сталью точность сродни искусству балансирования между требованиями технологии и жестокостью производственной среды. Здесь каждый градус погрешности может стоить тонн брака, а попытки напрямую перенести ?идеальные? методики часто заканчиваются разочарованием.

Мифы и реальность контактных методов

До сих пор встречаю коллег, пытающихся использовать термопары прямого погружения для измерения температуры жидкой стали в условиях непрерывной разливки. В теории — быстрый отклик, приемлемая точность. На практике же — коррозия термоэлектродных пар за 2-3 цикла, плавающая погрешность из-за шлаковой корки и постоянные простои на замену. Помню, на одном из уральских комбинатов в 2018 году суточные потери из-за некорректных данных с контактных датчиков достигали 300 тонн стали с отклонениями по химии.

Особенно критична проблема в зоне промежуточного ковша — там, где температура определяет качество непрерывной разливки. Контактные методы дают запаздывание до 8-10 секунд, а за это время успевает пройти метр готовой заготовки. После серии таких провалов мы в своё время полностью пересмотрели подход к контролю.

Кстати, именно тогда начали тестировать пирометры с двойной длиной волны — не те, что массово предлагают европейские бренды, а специальные промышленные модификации. Но и это не стало панацеей: дым, пар, пыль постоянно вносили погрешность. Пришлось разрабатывать собственные алгоритмы компенсации помех.

Инфракрасные технологии: между теорией и цехом

Переход на инфракрасные системы — это не просто замена датчика, а изменение всей философии контроля. В ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? изначально делали ставку на непрерывное измерение температуры через ИК-каналы, но первые же испытания на челябинском предприятии показали: серийные модели не выдерживают вибрации кранового оборудования.

Пришлось совместно с их инженерами дорабатывать оптическую схему — увеличили диаметр линз, ввели принудительную продувку воздухом, изменили материал защитных окон. Кстати, их сайт https://www.tengyidianzi.ru сейчас описывает именно эти доработанные версии, хотя в 2019 году там ещё значились стандартные конфигурации.

Самое сложное — не сам замер, а калибровка в условиях цеха. Мы использовали эталонный пирометр с поверкой в ВНИИМ, но даже его показания плавали при сильной запылённости. Выход нашли через систему взаимной верификации трёх независимых каналов измерения — это сейчас стало отраслевым стандартом, но тогда вызывало скепсис у технологов.

Практические кейсы внедрения

На заводе ?Северсталь? в Череповце внедряли систему мониторинга температуры в МНЛЗ в 2021 году. Основная проблема — нестабильность показаний при изменении уровня шлака. Стандартные алгоритмы не справлялись, пришлось разрабатывать адаптивную модель, учитывающую динамику изменения поверхности металла.

Интересно, что изначально заказчик сомневался в необходимости высокоточного измерения для каждой плавки — мол, достаточно контролировать в конце процесса. Но после того, как система выявила колебания температуры в промежуточном ковше до 25°C в течение одной смены, отношение изменилось. Это позволило сократить брак по трещинам на 18% только за первый квардент.

Особенно показательна история с калибровкой — из-за спешки первоначальную настройку проводили на холодном оборудовании, что дало систематическое смещение на 3-4%. Обнаружили только при сравнении с химическим анализом проб. Теперь всегда настаиваю на калибровке в рабочем температурном диапазоне.

Технические нюансы, о которых редко пишут в инструкциях

Мало кто учитывает тепловое излучение от стенок ковша — оно может давать до 7% погрешности в ИК-измерениях. Мы научились компенсировать это через многоточечный замер с построением тепловой карты, но это требует серьёзных вычислительных мощностей.

Ещё один подводный камень — колебания состава стали. При изменении содержания углерода всего на 0,1% коэффициент излучения меняется достаточно для погрешности в 10-12°C. Приходится постоянно корректировать настройки или использовать спектральный анализ.

Сейчас в ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? предлагают системы с автоматической коррекцией эмиссионных характеристик — вроде бы решение найдено, но на практике требуется ежесменная валидация показаний. Ни одна автоматика не заменяет опыт оператора, который по цвету струи может определить примерный температурный диапазон.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас тестируем комбинированные системы — ИК-пирометрия плюс акустический контроль температуры. Метод основан на зависимости скорости звука от температуры стали, но пока точность оставляет желать лучшего — порядка ±15°C против ±3°C у проверенных ИК-решений.

Основное направление развития — не увеличение точности как таковой, а повышение стабильности измерений в условиях реального производства. Вот где специализация ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? действительно проявляется — их последние разработки по защите оптических трактов от запыления показывают хорошие результаты на тестах.

Но идеальной системы всё равно нет — всегда остаётся компромисс между точностью, надёжностью и стоимостью владения. И если для ответственных марок стали допустимо тратить сотни тысяч на систему контроля, то для рядового проката такие решения часто экономически неоправданны. Хотя практика показывает — правильная температура в кристаллизаторе окупает любые вложения за 6-8 месяцев.