Измерение температуры в печи-ковше

Когда говоришь про измерение температуры в печи-ковше, многие сразу думают о стандартных термопарах — но на практике инфракрасные методы часто оказываются надежнее, особенно при работе с агрессивными шлаками. Вот уже лет десять мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс сталкиваемся с тем, что клиенты сначала скептически относятся к бесконтактным датчикам, пока не увидят, как тот же ИК-пирометр стабильно работает при 1650°C в условиях вибрации ковша.

Почему классические методы подводят

Запомнил случай на одном из уральских заводов: термопара в стальном корпусе прогорела за две плавки из-за локального перегрева в зоне замера. Инженеры тогда говорили — мол, ковш не вращается равномерно, шлаковая корка смещается. А ведь если бы сразу поставили пирометр с перестраиваемой длиной волны, как в наших комплектах ТЭ-ИК7, проблему бы заметили раньше.

Кстати, о калибровке — многие до сих пор проверяют оборудование раз в квартал, хотя при интенсивной работе ковша дрейф показаний может накапливаться уже через 200 циклов. Мы в Tengyidianzi как раз рекомендуем делать поверку после каждой кампании футеровки, благо наши пирометры позволяют это без демонтажа.

И да, не верьте тем, кто говорит что ИК-датчики не работают при запыленности — современные модели с двойным спектральным каналом, например наш ТЭ-ИК9, как раз компенсируют это за счет сравнения сигналов на разных длинах волн.

Как выбрать позицию для датчика

Вот это самое сложное — найти точку, где нет ни переотражения от стенок, ни прямого попадания брызг. На монтаже в Челябинске пришлось трижды переносить кронштейн, пока не вышли на угол в 15° к поверхности металла. Кстати, тогда же обнаружили что вибрация от механизма наклона ковша влияет на оптику — пришлось ставить демпфирующую прокладку.

Высота установки — отдельная история. Если повесить слишком высоко — будут помехи от дымовых газов. Слишком низко — риск повреждения при заправке. Мы обычно ориентируемся на 1.2-1.5 метра от уровня металла, но всегда делаем пробные замеры тестовым пирометром.

Запомните: никогда не монтируйте датчик напротив загрузочного окна — там всегда будут ложные срабатывания от падающих скрапных материалов. Лучше сместить к зоне выпуска, пусть даже придется тянуть longer кабели.

Нюансы калибровки в полевых условиях

Однажды наблюдал как техник калибровал пирометр по эталонной термопаре — и оба прибора показывали расхождение в 40°. Оказалось, термопара была установлена в холодной зоне ковша. Пришлось организовывать контрольный замер переносным эталоном прямо в раскаленном металле.

Сейчас в наших системах есть функция авто-калибровки по черному телу, но ее тоже нужно настраивать под конкретную конфигурацию ковша. Например, для ковшей с магнезитовой футеровкой мы рекомендуем выставлять коэффициент эмиссии 0.85, а для доломитовой — 0.78.

Важный момент: при переходе на другой тип покрытия ковша (скажем, с кислого на основной) калибровку нужно проводить заново — иначе погрешность может достигать 5-7%.

Реальные кейсы из практики

На заводе в Липеце как-то поставили наш ИК-датчик ТЭ-ИК12 — и через неделю получили рекламацию о 'плавающих показаниях'. Приехали, смотрим — а оказалось что оператор чистил объектив стальной щеткой, поцарапал кварцевое стекло. Теперь всегда в инструкциях пишем жирным шрифтом про мягкие салфетки.

А в Казани была обратная ситуация — датчик работал три года без нареканий, пока не начались сбои. Разобрали — внутри оказалась микротрещина от термического удара. После этого мы добавили в конструкцию термоадаптер с медным радиатором.

Самый показательный случай — на предприятии где использовали одновременно три системы измерения. Наши показания всегда были на 10-15° ниже конкурентов. Позже выяснилось что мы единственные учитывали поглощение излучения парами натрия — именно поэтому наши данные точнее соответствовали результатам лабораторного анализа проб.

Что чаще всего упускают при монтаже

Системы охлаждения — многие ставят стандартные воздушные обдувы, не учитывая что летом температура в цехе может достигать 60°. Для таких случаев мы в Шэньян Тэнъи Электроникс разработали комбинированные системы с принудительным воздушным и водяным охлаждением.

Еще момент — кабельные трассы. Видел как на новом заводе проложили сигнальный кабель рядом с силовым — в итоге наводки от преобразователей частоты полностью глушили полезный сигнал. Теперь всегда требуем экранированные каналы.

И главное — подготовка персонала. Как-то пришлось переделывать всю систему потому что операторы выставляли задержку измерения в 30 секунд 'чтобы не мелькали цифры'. Пришлось проводить отдельное обучение по физике процесса.

Перспективы развития технологии

Сейчас тестируем систему с машинным зрением — она не просто измеряет температуру, но и анализирует распределение тепла по поверхности металла. Уже видны интересные закономерности при образовании шлаковых включений.

Еще экспериментируем с беспроводными датчиками на технологии LoRaWAN — пока стабильность оставляет желать лучшего в условиях мощных электромагнитных помех сталеплавильного цеха.

Но самый прорывной проект — совместная разработка с МИСиС по многоточечному измерению температуры через волоконно-оптические системы. Пока дорого, но точность на порядок выше традиционных методов.

Выводы которые нигде не прочитаешь

За 12 лет работы понял главное — не существует универсального решения для всех печей-ковшей. Даже одинаковые модели в разных цехах требуют индивидуальной настройки. Поэтому мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс всегда начинаем с технического аудита.

Современное измерение температуры в печи-ковше — это уже не просто снятие показаний, а комплексная система диагностики состояния всей установки. По колебаниям температуры можно прогнозировать износ футеровки раньше чем появятся видимые признаки.

И да — никогда не экономьте на системе продувки оптики. Лучше потратить на 15% больше при монтаже, чем каждую смену останавливать процесс для чистки. Проверено на десятках объектов от Сибири до Подмосковья.