Долговечное измерение температуры жидкой стали

Когда говорят про долговечные измерения в конвертерных цехах, большинство сразу представляет дорогие немецкие пирометры. Но на практике даже лучшая оптика выходит из строя за два месяца, если не учитывать тонкости работы с расплавом.

Почему стандартные методы не работают

В 2018 на Череповецком ММК мы тестировали систему с автоматической продувкой линз. Казалось бы — идеальное решение против брызг шлака. Но при температуре свыше 1650°C защитное стекло мутнело уже через неделю. Пришлось вручную пересчитывать поправочные коэффициенты.

Особенно критичен момент отбора пробы. Оператор открывает заслонку на 3-4 секунды, а за это время на объектив оседает тончайшая взвесь ферросплавов. Обычная очистка сжатым воздухом только усугубляет ситуацию — частицы вплавляются в кварцевое стекло.

Коллеги с Уральской сталелитейной пробовали использовать двойные затворы. Система работала, но погрешность достигала ±25°C из-за тепловых потерь при быстром открытии. Пришлось отказаться.

Что действительно увеличивает ресурс

Сейчас в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс разработали комбинированную систему защиты. Не буду раскрывать все ноу-хау, но ключевое — это трёхканальная подача инертного газа с подогревом. Газ не только отталкивает брызги, но и создаёт температурный буфер.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru есть технические отчёты по испытаниям на электропечах. Цифры впечатляют — некоторые образцы работают по 9 месяцев без замены оптических элементов. Хотя в реальных условиях мартеновских печей этот срок сокращается до 4-5 месяцев.

Важный нюанс — калибровка. Мы раз в две недели проводим сверку через эталонный термопарный зонд. Разбежность не превышает 3-7°C, что для непрерывного измерения температуры жидкой стали более чем приемлемо.

Ошибки монтажа которые сокращают срок службы

Самая частая проблема — неправильный угол установки. Если датчик стоит под 90° к потоку металла, срок его службы редко превышает 2 недели. Оптимально 45-60 градусов, но тут нужно учитывать геометрию ковша.

На Новолипецком комбинате был курьёзный случай — смонтировали оборудование строго по техкарте, но забыли про вибрацию от разливочного машины. Резьбовые соединения разбалтывались за смену. Пришлось разрабатывать демпфирующие прокладки.

Ещё момент — длина кабельных трасс. При превышении 80 метров начинаются заметные помехи от преобразователей частоты. В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс рекомендуют ставить промежуточные усилители через каждые 50 метров.

Полевые испытания в условиях северных заводов

Зимой 2022 на Кольской ГМК мы столкнулись с неожиданной проблемой — конденсат в оптоволоконных линиях. При -45°C outside цех сохранял +35°C, но на стыках температур возникала влага. Пришлось переходить на медные экранированные жилы с подогревом.

Инфракрасные датчики от Шэньян Тэнъи Электроникс показали лучшую стабильность в таких условиях. Видимо сказался опыт работы с предприятиями в Харбине, где тоже резкие перепады температур.

Интересно наблюдение — при длительной работе с высокофосфористыми чугунами на измерительных окнах образуется плёнка оксидов. Её не всегда видно невооружённым глазом, но она искажает показания на 15-20°C. Теперь мы используем ультразвуковые очистители раз в декаду.

Экономика долговечных решений

Многие технологы до сих пор считают, что дешевле менять дешёвые датчики раз в месяц. Но если посчитать простои ковшей на калибровку — один час простоя сталеплавильной установки обходится дороже годового запаса расходников.

В отчётах с https://www.tengyidianzi.ru есть сравнительная таблица по трём металлургическим гигантам. Предприятия, перешедшие на системы долговечного измерения, снизили затраты на контроль температуры на 18-34% за два года.

Сейчас мы внедряем прогнозную аналитику — по степени загрязнения объектива предсказываем необходимость обслуживания. Пока точность 76%, но к концу года планируем выйти на 90%. Это позволит перейти от планового к фактическому техобслуживанию.

Перспективы развития технологии

Следующий шаг — сочетание пирометрии и спектрального анализа. В экспериментах на печах ЭСПЦ-2 мы одновременно отслеживаем температуру и содержание углерода. Пока сыровато, но тренд очевиден.

В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс уже тестируют прототип комбинированного датчика. Если удастся решить проблему взаимного влияния каналов измерения, это будет прорыв. Особенно для производства легированных сталей.

Лично я скептически отношусь к полной автоматизации. Опытный сталевар по оттенку пламени определяет температуру с точностью до 50°C. Ни один датчик не заменит человеческий опыт. Но как инструмент контроля — системы долговечного измерения стали неотъемлемой частью современного цеха.