Измерение температуры в процессе непрерывного литья

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые считают температурный контроль в МНЛЗ чем-то вроде формальности. Мол, главное — выдержать технологическую карту, а показания пирометров можно и подкорректировать. На самом деле именно здесь кроется 80% брака при переходе на новые марки стали.

Почему инфракрасные пирометры часто врут

В 2018 году на Череповецком ММК мы три месяца бились с трещинами в слябах. Перепробовали все — от изменения скорости вытягивания до корректировки состава покрытия кристаллизатора. Оказалось, что старый пирометр давал погрешность в 40°С из-за паров воды от системы охлаждения.

Сейчас многие цеха переходят на пирометры ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — у них встроенная компенсация паразитных излучений. Но и это не панацея: если не чистить оптику перед каждой плавкой, через смену набегает погрешность в 15-20 градусов.

Кстати, про калибровку. Раз в месяц обязательно нужно сверяться с переносными эталонами. Мы как-то пропустили эту процедуру — в итоге неделю лили перегретую сталь с отклонением +50°С от нормы.

Точки контроля которые часто упускают

Все смотрят на температуру в кристаллизаторе, но забывают про зону вторичного охлаждения. А ведь именно там формируются внутренние трещины. Особенно критично для низколегированных сталей.

На нашем участке стоит семь стационарных пирометров — три в зоне выхода из кристаллизатора, четыре по ходу движения слитка. Самый проблемный — четвертый по счету: постоянно забивается окалиной. Приходится ставить дополнительный воздушный обдув.

Еще нюанс — угол измерения. Если пирометр стоит под 45 градусов к поверхности слитка, он фиксирует не только температуру стали, но и отраженное излучение от роликов. Мы эту ошибку допустили при первом монтаже системы.

Практические кейсы с пирометрами Tengyi

В прошлом году тестировали на участке непрерывной разливки систему от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс'. Приборы показали стабильность в пределах ±3°С при условии чистки оптики раз в смену. Хотя в спецификации заявлено ±1.5°С — но это в идеальных условиях.

Заметил интересную особенность: их пирометры лучше работают при измерении температуры в зоне вторичного охлаждения. Видимо, сказывается специальный алгоритм обработки сигнала. Хотя на участке выхода из кристаллизатора наши старые приборы показывают сравнимую точность.

Кстати, их технические специалисты советуют ставить датчики не ближе 1.2 метра от поверхности слитка. Мы пробовали и 0.8 — начинаются сбои из-за теплового воздействия.

Типичные ошибки при анализе данных

Самое опасное — усреднение показателей. Как-то раз оператор усреднил температуру по трем датчикам, а четвертый показывал аномалию. В результате — 12 метров слитка с внутренними раковинами.

Еще важно смотреть не на абсолютные значения, а на динамику изменения. Если температура падает быстрее 25°С/мин — это сигнал к проверке системы охлаждения. Мы такое правило выработали после серии бракованных плавок.

Не стоит доверять автоматике на 100%. Раз в смену обязательно нужно делать ручной замер переносным пирометром. У нас был случай, когда автоматика глючила из-за электромагнитных помех от нового оборудования.

Связь температуры с качеством готового проката

Когда температура в зоне вторичного охлаждения превышает 1150°С, в готовом листе гарантированно будут дефекты структуры. Проверено на 20 марках стали — закономерность работает.

Для нержавейки особенно критичен перегрев выше 1250°С в кристаллизаторе. Получается крупное зерно, которое потом не устранить даже нормализацией.

А вот для строительных сталей небольшой перегрев иногда даже полезен — уменьшается количество газовых раковин. Но это уже из области экспериментальных данных — в технологии такого не напишут.

Перспективы развития систем измерения

Сейчас ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' тестирует систему с двумя спектральными диапазонами. В теории это должно решить проблему с погрешностью из-за окалины. Но на практике пока стабильность оставляет желать лучшего.

Интересное направление — совмещение данных температурного контроля с системой визуального мониторинга поверхности слитка. Если бы удалось коррелировать цветовые аномалии с температурными — это бы дало прорыв в качестве.

Лично я считаю, что будущее за комплексными системами, где данные с пирометров автоматически корректируют параметры охлаждения. Но пока такие решения слишком дороги для большинства предприятий.