Зонд радиационного измерения температуры поверхности литой заготовки

Если честно, многие до сих пор путают радиационные зонды с обычными пирометрами - и это главная ошибка, которая дорого обходится при контроле температуры в машинах непрерывного литья заготовок. Разница не только в принципе измерения, но и в условиях эксплуатации.

Конструкционные особенности и подводные камни

Вот смотрю на наш последний зонд от Тэнъи Электроникс - корпус из жаропрочной стали, но самое важное это система продувки окна. Без постоянной подачи очищенного воздуха оптическое окно зарастает окалиной за 2-3 часа. Помню, в 2019 на МНЛЗ-2 в Череповце пытались экономить на системе очистки воздуха - в итоге за смену три датчика вышли из строя.

Калибровка - отдельная история. Многие техники забывают, что зонд радиационного измерения требует калибровки не по черному телу, а с учетом реального коэффициента излучения материала. Для горячей стали это 0.75-0.85, но при появлении окалины значение прыгает до 0.9-0.95.

Сигнальный кабель должен быть термостойким - обычные кабели деградируют уже при 200°C, а near зоны кристаллизатора температура окружающей среды часто превышает 300°C. Мы используем кабели в металлической оплетке с кремнийорганической изоляцией.

Практические кейсы внедрения

На участке непрерывной разливки стали в Магнитогорске ставили эксперимент - сравнивали показания нашего зонда с термопарами, внедренными непосредственно в изложницу. Расхождение не превышало ±8°C, что для динамического процесса более чем acceptable.

Интересный случай был в 2021 - при мониторинге температуры поверхности заготовки после вторичного охлаждения обнаружили аномальные всплески температуры. Оказалось, проблема в неравномерном распределении воды в системе охлаждения - без радиационного измерения этот дефект могли бы пропустить до появления трещин в готовом прокате.

Сейчас с ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' работаем над модификацией зонда для участков с особенно агрессивной средой - добавляем дополнительную систему очистки оптики импульсной подачей азота. Первые тесты показывают увеличение срока службы на 40%.

Типичные ошибки эксплуатации

Самая распространенная - установка зонда под неправильным углом. Оптическая ось должна быть перпендикулярна поверхности заготовки, допуск ±5°. Иначе появляются ошибки из-за отраженного излучения от стенок изложницы.

Забывают про температурный дрейф электроники - сами датчики работают при 800-1200°C, но электронный блок нужно держать в пределах 0-50°C. Приходится ставить дополнительные системы охлаждения, хотя многие пытаются сэкономить.

Еще момент - вибрация. На МНЛЗ всегда есть вибрация, особенно при запуске. Если не использовать виброизоляционные крепления, точность измерения падает на 15-20%.

Интеграция с системами управления

Наш стандартный протокол - 4-20 мА, но для современных систем этого мало. Сейчас переходим на Profibus DP и Ethernet/IP, чтобы передавать не только температуру, но и диагностическую информацию - загрязнение optics, температуру корпуса, статус продувки.

В системе АСУ ТП завода 'Северсталь' наш зонд подключен непосредственно к контроллеру скорости МНЛЗ. При падении температуры поверхности ниже 700°C система автоматически снижает скорость разливки - предотвращаем образование внутренних трещин.

Данные с зонда температуры поверхности архивируются с привязкой к плавке - потом metallurgists могут анализировать thermal history каждой партии. Особенно важно для ответственных марок стали.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многоспектральными измерениями - пытаемся одновременно определять и температуру, и толщину слоя окалины. Если получится, сможем точнее корректировать коэффициент излучения в реальном времени.

На сайте tengyidianzi.ru выложили свежие research papers по калибровочным методикам - рекомендую почитать, там есть практические наработки по компенсации погрешностей при измерении движущейся заготовки.

Думаем над wireless решением для труднодоступных мест установки, но пока мешают проблемы с надежностью передачи данных в условиях сильных электромагнитных помех цеха.

В целом технология радиационного измерения температуры продолжает развиваться - точность растет, цена снижается. Главное - понимать физические основы и не экономить на мелочах вроде систем очистки или качественных кабелей.