Измерение температуры жидкой стали с термостойкостью завод

Когда говорят про измерение температуры жидкой стали, половина цеховых инженеров до сих пор лезет за пирометрами с паспортной термостойкостью до 1600°C — и это при том, что реальные выбросы в зоне разливки легко бьют 1800°C. Ладно бы просто горела оптика, но ведь искажения в показаниях ведут к браку всей партии.

Почему стандартные пирометры не работают в сталелитейном цеху

Взяли как-то немецкий пирометр с заявленным диапазоном до 1750°C. Установили над лункой ковша — через два часа линза покрылась окалиной, а через смену датчик начал показывать температуру на 80–100 градусов ниже реальной. Пришлось срочно ставить воздушную продувку, но и это не панацея — при высокой запылённости воздух сам становится проводником тепла.

Особенно проблемно с зонами вторичного охлаждения МНЛЗ. Там не просто жарко — там летит окалина, брызги шлака, плюс электромагнитные помехи от приводов. Обычные термопары держатся от силы неделю, а инфракрасные датчики без специальной защиты выходят из строя за сутки.

Заметил, что многие путают термостойкость корпуса и оптики. Можно сделать стальной кожух хоть на 2000°C, но если кварцевое стекло не выдерживает теплового удара — толку ноль. Как-то на заводе в Череповце видел, как после замены защитного стекла пирометр начал 'врать' на 50°C — оказалось, поставили материал с неподходящим коэффициентом пропускания.

Как мы подбирали оборудование для конвертерного цеха

Когда в 2019 году модернизировали конвертер №3, столкнулись с необходимостью непрерывного контроля температуры в реальном времени. Статические замеры термопарами не давали картины по ходу плавки — только точечные данные.

Обратились в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — они как раз специализируются на системах непрерывного измерения. Их инженеры предложили пирометр с водяным охлаждением и автоматической продувкой. Ключевым моментом была не столько термостойкость, сколько система самоочистки оптики — импульсная подача сжатого воздуха каждые 30 секунд.

Сначала скептически отнеслись — казалось, что постоянная продувка будет мешать измерениям. Но на тестовых запусках увидели, что погрешность не превышает ±5°C даже при интенсивном выбросе частиц. Кстати, их разработки можно посмотреть на https://www.tengyidianzi.ru — там есть технические отчёты по внедрению в условиях высоких температур.

Особенности работы с жидкой сталью в зоне разливки

Самое сложное — не сама температура, а её градиенты. При непрерывной разливке в кристаллизаторе перепад между поверхностью и глубиной может достигать 200–300°C. Если пирометр калиброван по усреднённым значениям, он не видит локальных перегревов.

Как-то на заводе в Липецке наблюдали интересный эффект: при измерении температуры жидкой стали в промежуточном ковше пирометр стабильно показывал заниженные значения. Оказалось, что пары натрия от защитных шлаков создавали своеобразную 'дымку', поглощающую ИК-излучение. Пришлось перенастраивать спектральный диапазон измерения.

Сейчас для таких случаев рекомендуем двухволновые пирометры — они менее чувствительны к таким помехам. Но и у них есть нюансы: если неправильно подобрать рабочие длины волн, можно получить систематическую ошибку при изменении химического состава стали.

Практические решения от Тэнъи Электроникс

В прошлом году тестировали их систему измерения температуры на машине непрерывного литья заготовок. Особенно впечатлила функция автоматической компенсации эмиссивитета — раньше приходилось вручную вводить поправки в зависимости от марки стали.

У них на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть кейс по внедрению на заводе с суровыми условиями эксплуатации — где-то в Сибири, кажется. Там как раз описывается, как их оборудование выдерживает не только высокие температуры, но и вибрацию от работающего оборудования.

Что важно — они не просто продают оборудование, а сопровождают внедрение. Их инженеры приезжали к нам три раза за полгода — наладка, обучение персонала, корректировка настроек под наши конкретные условия. Редко когда поставщики так работают.

Ошибки при организации системы измерений

Самая распространённая ошибка — экономия на вспомогательных системах. Поставили дорогой пирометр, но сэкономили на системе охлаждения — результат: постоянные простои из-за перегрева.

Ещё забывают про резервирование. На одном из заводов ставили единственный датчик на критическом участке — когда он вышел из строя, пришлось останавливать всю линию на 8 часов. Теперь всегда настаиваем на дублирующих системах, особенно в зонах с агрессивной средой.

Недавно консультировал коллег из другого цеха — они жаловались на нестабильные показания. При детальном анализе выяснилось, что монтажники установили датчик напротив смотрового окна, которое периодически открывали для визуального контроля. Естественно, при открытой заслонке пирометр 'видел' холодные объекты за окном — отсюда и скачки.

Перспективы развития технологий измерения

Сейчас активно развиваются бесконтактные системы с функцией температурного картирования. Это уже не точечное измерение, а построение тепловой карты всей поверхности жидкой стали. Особенно актуально для контроля равномерности нагрева в печах.

В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс рассказывали про разработки в области совмещения ИК-камер с системами технического зрения. Это позволит не только измерять температуру, но и автоматически распознавать дефекты поверхности — раковины, трещины.

Лично мне кажется перспективным направление адаптивных систем, которые самостоятельно корректируют параметры измерения в зависимости от текущих условий. Но пока это больше лабораторные разработки — до внедрения в промышленных масштабах ещё далеко.

Главное — не гнаться за модными технологиями, а подбирать решения под конкретные технологические процессы. Иногда простой, но надёжный пирометр с правильной установкой даёт лучшие результаты, чем сложная многокомпонентная система.