Высокоточное измерение температуры жидкой стали производители

Когда слышишь про высокоточное измерение температуры жидкой стали производители, первое, что приходит в голову — это лабораторные условия и идеальные графики. На деле же в цеху всё иначе: летящая окалина, испарения шлака, вечно запотевающие линзы пирометров. Многие поставщики обещают погрешность в ±1°C, но при замере расплава на разливочном стакане даже ±5°C — уже победа.

Мифы о бесконтактном контроле

До сих пор встречаю технологов, уверенных, что ИК-пирометр достаточно просто навести на поток металла. А потом удивляются, почему показания скачут на 20–30 градусов. Ключевая ошибка — неучёт коэффициента эмиссии. Для жидкой стали он колеблется от 0.75 до 0.95 в зависимости от состава шлака и температуры самого излучателя.

Однажды на КМЗ ставили эксперимент с тремя типами датчиков. Немецкий пирометр с автонастройкой эмиссии показывал 1532°C, наш стационарный комплекс от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — 1541°C, а термопара в контрольной пробе — 1545°C. Разброс в 13 градусов — это не погрешность, это разница между браком и качественной заготовкой.

Кстати, про термопары. Их до сих пор используют для поверки, но в непрерывном режиме они в конвертерах не живут дольше 4–5 плавок. Дорого и неэффективно.

Практика калибровки в полевых условиях

Наш отдел разработки в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс рекомендует калибровать систему по эталонному пирометру не реже раза в смену. Но кто это делает? В лучшем случае — раз в неделю. Отсюда и накапливающаяся погрешность.

Запомнился случай на ЭСПЦ ?Северстали?: после месяца эксплуатации пирометр начал занижать температуру на 25°C. Оказалось, кварцевое стекло оптики покрылось микротрещинами от перепадов температур. Теперь в регламенте обязательная проверка прозрачности перед каждой плавкой.

Современные системы вроде ТЕМПРО-КВ используют двухволновой метод. Это снижает зависимость от задымлённости, но требует точной юстировки. Монтажники часто экономят время на настройке — потом месяцами разбираемся с артефактами измерений.

Нюансы монтажа измерительных комплексов

Самое сложное — не выбрать оборудование, а правильно его установить. Расстояние от сопла конвертера до измерительного модуля должно быть не менее 2.5 метров, иначе тепловая нагрузка выводит из строя электронику. Но и больше 4 метров — теряем чёткость из-за пара и пыли.

В 2022 году на АМК ?Запорожсталь? пришлось переделывать крепления для нашего комплекса ТЕМП-МАГ — вибрация от механизма поворота ковша вызывала сдвиг калибровки. Решили через демпфирующие прокладки и жёсткую сварную раму.

Отдельная головная боль — охлаждение. Водяные рубашки часто забиваются окалиной, особенно если вода рециркулирует. Перешли на воздушное охлаждение с принудительной продувкой — надёжнее, но шумнее.

Анализ данных и интеграция с АСУ ТП

Современные системы вроде наших разработок на tengyidianzi.ru передают до 100 замеров в минуту. Но большие данные бесполезны без аналитики. Мы внедрили алгоритм сглаживания по Савицкому-Голею — убирает выбросы без потери точности.

На Криворожском ГЗК из-за резкого падения температуры на 8°C за 2 секунды система дала сигнал на доводку. Оказалось — просто шлаковый ?зонтик? перекрыл обзор. Хорошо, что оператор успел отменить команду.

Сейчас тестируем нейросеть для прогнозирования тренда температуры. Пока работает с запаздыванием в 3–4 секунды — для непрерывной разливки неприемлемо. Увеличили частоту опроса до 200 Гц — стало лучше, но возросла нагрузка на сеть.

Экономика точности: когда окупается дорогое оборудование

Руководство всегда спрашивает — зачем платить за систему с точностью ±2°C, если можно купить за полцены с ±5°C. Считаем: при производстве трубных сталей отклонение на 10°C от целевой температуры увеличивает риск образования раковин на 17%. Один бракованный слиток — это 5–7 тонн металлолома.

На ?Азовстали? после внедрения нашего комплекса ТЕМПРО-ИКС сократили перерасход ферросплавов на 3.2%. За год экономия превысила стоимость трёх измерительных систем.

Но есть и обратные примеры. На мини-заводе в Липецке поставили сверхточный немецкий пирометр за 300 тысяч евро. Он требовал климат-контроль в помещении — дополнительные 50 тысяч в год на эксплуатацию. Через два года перешли на нашу систему с воздушным охлаждением.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас экспериментируем с лазерной корректировкой коэффициента эмиссии. В лабораторных условиях получаем стабильные ±1.5°C. Но в цеху лазерный луч рассеивается в дыму — пока нестабильно.

Ещё одна проблема — измерение температуры в зоне шлаковой плены. Инфракрасные методы здесь бессильны, пробуем комбинированный подход с акустическим зондированием. Первые тесты на Уральской стали обнадёживают, но до серийного образца далеко.

Коллеги из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс недавно представили прототип системы с ИИ-коррекцией показаний по истории плавок. Интересно, но требует накопления статистики — минимум 2000 плавок для обучения модели. Для новых производств не подходит.

Выводы для практиков

Главный урок за 15 лет работы: не существует универсального решения. Для конвертера нужен один тип пирометров, для разливочного стакана — другой. И всегда должен быть резервный канал измерений.

Сейчас рекомендую комбинированные системы: основной ИК-пирометр + проверочный радиационный датчик. Дороже на 20%, но даёт перекрёстную проверку.

И да — никогда не экономьте на обучении операторов. Лучшая система бесполезна, если персонал не понимает физику измерений. Мы проводим тренинги прямо в цеху, на работающем оборудовании — только так появляется понимание нюансов.