Датчик температуры стали

Когда слышишь про датчик температуры стали, первое, что приходит в голову — обычный пирометр. Но в реальности на металлургическом производстве всё сложнее. Многие ошибочно полагают, что достаточно навести прибор на разогретую заготовку — и готово. На деле же точность измерений зависит от десятков факторов: от угла установки до состояния поверхности стали. Я сам через это проходил, когда впервые столкнулся с катанкой на прокатном стане — показания прыгали на 50–60 градусов, пока не разобрался с коэффициентом эмиссии.

Типы датчиков и их 'поведение' в цехе

В нашей практике в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' чаще всего используются инфракрасные датчики с спектральным диапазоном 0,8–1,1 мкм. Но вот нюанс: для жидкой стали и для проката на выходе из клети нужны совершенно разные модели. Помню, как на одном из заводов под Челябинском пытались использовать универсальный датчик для всех переделов — в итоге в разливочном ковше зафиксировали заниженную температуру на 80°C. Пришлось экстренно корректировать технологию.

Особенно капризны случаи с окалиной. Когда сталь покрыта неравномерным слоем окалины, стандартный ИК-датчик выдаёт погрешность до 15%. Мы в таких ситуациях дополнительно ставим лазерный целеуказатель с системой фильтрации помех — технологи с Уральского трубного завода подтвердят, что после этого точность выросла до ±3°C.

Ещё один момент, о котором редко пишут в спецификациях — вибрация. На рельсобалочном стане датчики, установленные прямо на клетях, выходили из строя через 2–3 месяца. Пришлось разрабатывать антивибрационные кронштейны с демпфирующими элементами. Кстати, именно этот опыт лёг в основу нашей новой серии датчиков ТЕ-400Х, которые теперь поставляем на предприятия Сибирской горно-металлургической компании.

Калибровка: от лаборатории до цеха

Многие технолог до сих пор калибруют датчики по эталонному чёрному телу раз в квартал и считают этого достаточным. Но на практике дрейф показаний начинается уже через 3–4 недели интенсивной работы. Мы в Tengyidianzi рекомендуем проводить верификацию раз в месяц с помощью переносного калибратора — особенно для участков непрерывной разливки.

Запомнился случай на заводе в Липецке: датчик показывал стабильные 1520°C, а по факту температура в кристаллизаторе была ближе к 1480°C. Оказалось, кварцевое стекло оптики покрылось микроскопическим слоем пыли с графитовой смазки. После этого мы стали комплектовать датчики системами продувки воздухом — стандартная опция для агрессивных сред.

Отдельная история — калибровка для разных марок стали. Для нержавейки с низким коэффициентом излучения приходится вводить поправочные коэффициенты 0,3–0,4, тогда как для углеродистых сталей это 0,7–0,8. Некоторые наши клиенты сначала сопротивлялись 'усложнению процесса', но после случаев перегрева рельсовой стали стали внимательнее относиться к этим настройкам.

Монтаж и эксплуатационные ошибки

Самая распространённая ошибка — установка датчика под прямым углом к движущейся заготовке. В идеале нужно выдерживать угол 75–80 градусов, иначе часть излучения теряется. На одном из заводов в Казахстане долго не могли понять, почему температура на выходе из печи всегда 'плывёт'. Оказалось, вибрация от рольганга постепенно развернула кронштейн на 15 градусов.

Системы водяного охлаждения — ещё один камень преткновения. Техники часто экономят на фильтрах для воды, а потом удивляются, когда каналы охлаждения забиваются окалиной. У нас был прецедент, когда датчик перегрелся и вышел из строя именно из-за плохого качества охлаждающей жидкости — пришлось полностью менять блок детектирования.

Экранирование — тема, которой часто пренебрегают. На электрометаллургических заводах мощные электромагнитные поля от печей создают помехи. Мы обычно рекомендуем устанавливать ферритовые фильтры на кабельные линии и экранирующие кожухи. После такого дооборудования на заводе 'Электросталь' помехи снизились на 70%.

Анализ данных и интеграция с АСУ ТП

Современные датчики температуры стали — это не просто измерительные приборы, а источники данных для предиктивной аналитики. Мы в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' разработали программный модуль, который отслеживает динамику изменения температуры по длине слитка. Это позволяет прогнозировать образование внутренних трещин.

Например, на трубном производстве в Волжском внедрили нашу систему сбора данных. Через месяц анализа выявили закономерность: при температуре поверхности выше 1250°C и скорости охлаждения более 40°C/мин вероятность дефектов возрастает на 25%. Теперь технологи автоматически получают предупреждения при таких параметрах.

Интеграция с SCADA-системами — отдельный вызов. Многие цеховые АСУ ТП работают на устаревших протоколах типа Modbus RTU, тогда как современные датчики поддерживают Profinet. Приходится использовать шлюзы-преобразователи. На Магнитогорском комбинате пришлось разрабатывать кастомный драйвер для их системы управления 2008 года.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас активно тестируем многоспектральные датчики, которые измеряют температуру одновременно в нескольких диапазонах. Это особенно актуально для сталей с покрытиями — оцинкованных, алюмоцинковых. Но пока технология сыровата — стоимость такого оборудования в 3–4 раза выше обычного.

Ещё одно направление — беспроводные датчики для труднодоступных мест. Испытывали прототип на аглофабрике — передача данных по ZigBee. Столкнулись с проблемой: металлические конструкции экранируют сигнал. Пришлось устанавливать ретрансляторы каждые 15 метров, что сводит на нет экономию на кабелях.

Что действительно перспективно — так это сочетание ИК-датчиков с тепловизорами. Установили такую систему на непрерывном прокатном стане — теперь оператор видит не просто точку измерения, а температурное поле всей полосы. Это позволило выявлять локальные перегревы по кромкам, которые раньше упускали.

Заключительные заметки из практики

За 12 лет работы с системами измерения температуры стали понял главное: не бывает универсальных решений. Каждый цех, каждый технологический передел требует индивидуального подхода. Даже одинаковые датчики на двух соседних станах могут показывать разную погрешность из-за особенностей эксплуатации.

Сейчас в портфеле ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' более 20 моделей датчиков, но продолжаем дорабатывать конструкции под конкретные задачи. Например, для измерений в зоне валков чистовой клети пришлось разработать компактный датчик с угловой оптикой — стандартные просто не помещались.

Главный совет тем, кто выбирает датчик температуры стали: смотрите не только на технические характеристики, но и на опыт поставщика в вашей конкретной отрасли. Теория теорией, но только практика показывает, как оборудование поведёт себя в реальных цеховых условиях с той же влажностью, запылённостью и вибрацией.