Датчик динамического измерения температуры жидкой стали

Если честно, когда слышишь про датчик динамического измерения температуры жидкой стали, первое что приходит в голову — это обычный пирометр для металлургии. Но на практике разница как между советским термопаром и современной системой мониторинга. Многие до сих пор путают статические и динамические замеры, а ведь при непрерывной разливке стали даже секундная задержка в данных может привести к браку всей плавки.

Почему классические методы не работают

Помню, на одном из уральских комбинатов пытались использовать модернизированные термопары типа ТПП. В теории — стабильные показания, проверенная временем конструкция. Но при контакте с жидкой сталью на 1650°C защитные колпачки плавились буквально за две-три плавки. Инженеры тогда говорили: 'Мы же температуру меряем, а не колпачки меняем'.

Особенно проблемной оказалась зона промежуточного ковша. Там где нужно отслеживать температурный градиент перед разливкой, обычные датчики давали погрешность до ±15°C. Для низколегированных сталей это критично — при слишком низкой температуре в кристаллизаторе начинается неравномерная затвердевание.

Как-то раз наблюдал интересный случай: система показывала стабильные 1540°C, а по факту сталь уже начинала 'затухать'. Оказалось, на оптике датчика осел мелкодисперсный шлак. После этого случая мы стали рекомендовать пневматическую продувку измерительного канала каждые 15 минут.

Эволюция инфракрасных технологий

Вот здесь как раз интересный момент про датчик динамического измерения температуры на основе инфракрасного излучения. В ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' мы изначально ориентировались на немецкие аналоги, но столкнулись с тем что их спектральный диапазон не всегда оптимален для местных марок стали.

Разрабатывая собственные решения, пришли к двухволновой системе измерения. Первый канал — 0.8-1.1 мкм для основных замеров, второй — 1.5-1.8 мкм для контроля эмиссионной способности поверхности. Это позволило компенсировать погрешности от изменения состава шлака.

Кстати, на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть технические заметки про калибровку таких систем. Мы там как раз описывали случай с казахстанским металлургическим комбинатом, где пришлось перенастраивать коэффициенты под местное сырье.

Практические сложности внедрения

Самое сложное — не сам датчик, а его интеграция в существующую АСУ ТП. На одном из заводов пришлось переписывать протокол обмена данными потому что их SCADA-система не успевала обрабатывать поток измерений с частотой 10 Гц.

Еще момент — вибрации. При установке на машине непрерывного литья заготовки датчик должен выдерживать постоянные колебания 5-7 Гц. Пришлось разрабатывать особое демпфирующее крепление которое не влияет на точность наведения.

Термостойкость корпуса — отдельная история. Даже специальные алюмооксидные керамики со временем трескаются от термических циклов. Сейчас тестируем новое покрытие на основе дисилицида молибдена — пока держится втрое дольше стандартных решений.

Кейсы и ошибки

Запомнился запуск на заводе 'Электросталь'. Там инженеры сначала отказались от системы компенсации запыленности, мол, в цехе хорошая вентиляция. Через неделю эксплуатации пришлось экстренно ставить дополнительные воздушные завесы — оптику забивало мелкодисперсной пылью от транспортера сыпучих материалов.

Другой пример: при монтаже на кристаллизаторе не учли электромагнитные помехи от двигателей роликов. Датчик выдавал случайные выбросы показаний каждый раз при изменении скорости протяжки. Помогло экранирование сигнального кабеля и перекладка трассы.

Самая обидная ошибка была связана с человеческим фактором. Техник по ошибке установил датчик под углом 45 градусов вместо требуемых 15. В результате измерялась не температура стали в кристаллизаторе, а частично — температура стенок. Система показывала заниженные значения, что привело к перегреву плавки.

Перспективы развития

Сейчас экспериментируем с добавлением третьего измерительного канала в УФ-диапазоне. Предварительные испытания показывают что это может помочь в обнаружении начала образования пленки окислов на поверхности жидкой стали.

Интересное направление — совмещение данных температурных измерений с системой контроля химического состава. Если знать точную температуру в реальном времени и оперативно получать данные спектрального анализа, можно корректировать раскисление прямо в процессе разливки.

Для ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' следующим шагом вероятно станет разработка самоочищающейся оптической системы. Прототип уже проходит испытания на одном из сибирских предприятий — там используется импульсная подача инертного газа для очистки без прерывания измерений.

Выводы которые нигде не прочитаешь

Главный урок за все годы работы с датчиками динамического измерения температуры — не бывает универсальных решений. То что идеально работает на одном заводе, на другом потребует месяцев доработок. Все зависит от конкретного производства: марки стали, технологии разливки, даже от качества подготовки шихты.

Часто решающее значение имеют мелочи: способ прокладки кабелей, расположение щитов управления, квалификация обслуживающего персонала. Техническая документация — это хорошо, но без реального опыта эксплуатации в конкретных условиях даже самый совершенный датчик будет работать вполсилы.

Сейчас когда нас спрашивают про внедрение систем динамического контроля, мы всегда настаиваем на предварительном исследовании технологического процесса. Иногда оказывается что проблема не в точности измерений, а в неправильной интерпретации данных операторами. Поэтому сейчас мы стали включать в поставки не просто оборудование, а комплексные решения с обучением персонала.