Измерение температуры жидкой стали с термостойкостью

Когда речь заходит об измерении температуры жидкой стали, многие сразу думают о стандартных термопарах, но на деле всё сложнее — особенно когда требуется сохранить стабильность данных в условиях агрессивной среды. Вот где начинаются реальные проблемы, а не учебные идеалы.

Почему обычные методы не работают

Раньше мы пробовали адаптировать термопары типа S для длительного контакта с расплавом, но через 20–30 циклов погружения начинался дрейф показаний. Металл коксовался на защитной гильзе, а скачки температуры при добавлении легирующих элементов вообще выводили датчики из строя. Приходилось постоянно калибровать — это съедало и время, и бюджет.

Особенно проблемными были зоны вблизи разливочных желобов, где термоудар достигал 1800–1900°C. Один раз пришлось срочно менять всю измерительную линию после того, как термопара расплавилась в зоне контакта с шлаком. Тогда и задумались: может, инфракрасные методы дадут более стабильный результат?

Коллеги из ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? как-то поделились данными испытаний своих пирометров — у них как раз заявлен акцент на непрерывное измерение в условиях высоких температур. Но и тут есть нюансы: если оптику не чистить ежесменно, погрешность растёт как снежный ком.

Инфракрасные системы: плюсы и скрытые сложности

Переход на ИК-технологии — это не просто ?навел и получил цифру?. Например, для точного измерения температуры жидкой стали нужно учитывать не только излучательную способность поверхности, но и колебания из-за окисных плёнок. Мы как-то провели серию замеров на МНЛЗ — в одних и тех же условиях разброс достигал 25°C только из-за изменения состава шлака.

Системы от ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? мы тестировали в режиме непрерывного контроля на разливочном стане. Их пирометры с водяным охлаждением держались стабильно, но пришлось дорабатывать систему продувки оптики — заводская версия не справлялась с пылью от футеровки.

Важный момент: термостойкость здесь касается не только датчика, но и всей периферии. Кабели, разъёмы, блоки питания — всё это должно выдерживать длительный нагрев от излучения. Мы в своё время потеряли неделю из-за перегретого коммутационного шкафа, который стоял всего в трёх метрах от ковша.

Практические кейсы: от успехов до провалов

В 2021 году на одном из УЗМ мы внедряли комбинированную систему: ИК-пирометр для общего контроля + быстродействующая термопара для точечных замеров. В теории — идеально. На практике выяснилось, что синхронизация данных требует отдельного ПО, которое ?тормозило? при одновременной работе с 5 потоками.

А вот на электропечах малой ёмкости тот же подход сработал неплохо. Особенно когда использовали пирометры с функцией автоматической коррекции emissivity — как раз такие есть в каталоге https://www.tengyidianzi.ru. Правда, пришлось обучать операторов вводить поправочные коэффициенты для разных марок стали.

Самый болезненный провал случился при попытке измерить температуру в зоне вакуумирования. Там и ИК-методы не работали из-за пара, и контактные датчики выходили из строя за 2–3 часа. В итоге разработали спецкожух с принудительным охлаждением — но это уже совсем другая история.

Что влияет на точность кроме оборудования

Часто упускают из виду человеческий фактор. Например, операторы могут неправильно позиционировать датчик относительно струи металла — и получать заниженные значения из-за фонового излучения. Мы ввели обязательную проверку угла визирования перед каждой плавкой.

Ещё один момент — тепловые помехи от соседнего оборудования. На одном из заводов показания скакали каждый раз, когда включался вентилятор газоочистки. Оказалось, поток воздуха отклонял факел над ковшом всего на 10–15 см, но этого хватало для погрешности в 40°C.

Калибровка — отдельная тема. Многие до сих пор используют эталонные термопары, которые сами требуют поверки раз в квартал. Гораздо надёжнее встроенные калибраторы, как в некоторых моделях от ?Тэнъи Электроникс?, но их цена кусается.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас активно развиваются системы с машинным зрением — они анализируют не просто интенсивность излучения, а спектральные характеристики. Это позволяет точнее определять температуру через дым и пары. Но для массового внедрения ещё нужно решить проблему скорости обработки данных.

Интересно, что некоторые западные производители экспериментируют с волоконно-оптическими датчиками, но для жидкой стали они пока не выдерживают конкуренции с ИК-методами. Хотя в зоне вторичного охлаждения непрерывного литья уже показывают хорошие результаты.

Если говорить о нашем опыте, то оптимальным видится гибридный подход: ИК-система для общего мониторинга + выборочные контактные замеры в критичных точках. Именно такая схема реализована, например, в комплексах от ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? — их разработки в области инфракрасного контроля как раз ориентированы на сложные технологические процессы.

В целом, тема измерения температуры жидкой стали с термостойкостью — это постоянный поиск компромисса между точностью, надёжностью и стоимостью. И здесь важно не гнаться за ?самым современным?, а подбирать решение под конкретные условия цеха. Как показывает практика, иногда простая система с грамотной настройкой работает лучше ультрасовременного, но неотлаженного комплекса.