Измерение температуры заготовки при выпуске из печи

Если честно, многие до сих пор считают, что достаточно поставить пирометр у выхода и всё — температура под контролем. Но на практике даже расположение датчика на полметра левее может дать расхождения в 30-40°C, а это уже критично для структуры стали.

Почему старые методы не работают

Раньше у нас стояли портативные пирометры, которые операторы направляли вручную. Проблема в том, что заготовка выходит не идеально по центру, плюс окалина создаёт помехи. Часто замеры делались с опозданием, когда уже половина партии ушла в прокатку.

Один раз из-за этого получили брак — сталь с неравномерной структурой. Металлограф потом показал, что в некоторых зонах перегрев до 1250°C, хотя по замерам было 1180°C. После этого перешли на стационарные системы.

Сейчас используем многозональные сканирующие пирометры, но и тут есть нюансы. Например, если не учитывать скорость выхода заготовки, можно получить усреднённые значения, которые не отражают реальных температурных градиентов.

Как выбрать оборудование

Когда выбирали систему для измерения температуры заготовки, рассматривали несколько вариантов. Важно не только разрешение, но и возможность работать в условиях запылённости и вибрации.

Наш текущий поставщик — ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', их пирометры серии TY-RS как раз рассчитаны на такие условия. Взяли их после тестов, где сравнивали показания с термопарами внедрёнными в экспериментальную заготовку.

Кстати, на их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть подробные кейсы по настройке систем для разных типов печей. Мы, например, использовали их рекомендации по калибровке под наш конкретный состав окалины.

Практические сложности калибровки

Самое сложное — не первичная настройка, а поддержание точности. Окна пирометров загрязняются каждые 2-3 дня, причём неравномерно. Приходится вводить поправочные коэффициенты, которые к тому же зависят от сезона — зимой и летом разная влажность воздуха в цехе.

Однажды из-за этого почти неделю работали с погрешностью +15°C, пока не заметили странную закономерность в твёрдости готового проката. Теперь раз в смену проверяем чистоту оптики, даже если визуально всё нормально.

Ещё момент — угол измерения. Если заготовка 'гуляет' по рольгангу, даже 5 градусов отклонения дают погрешность. Решили это установкой двух пирометров под разными углами с последующим усреднением.

Интеграция с системой управления

Когда подключали систему к АСУ ТП, возникла неожиданная проблема — задержки передачи данных. Данные о температуре заготовки при выпуске из печи приходили с опозданием в 2-3 секунды, за это время заготовка успевала пройти 4-5 метров.

Пришлось переписывать часть ПО, чтобы учитывать это смещение. Сейчас используем прогнозирующие алгоритмы, которые экстраполируют температурный профиль на основе предыдущих замеров.

Кстати, специалисты из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' помогли настроить фильтрацию помех от электромагнитных наводок — у нас же рядом работает мощное оборудование. Их системы как раз заточены под такие промышленные условия.

Экономический эффект и скрытые проблемы

После внедрения системы удалось снизить процент брака на 0.8%, что даёт около 120000 рублей экономии в месяц. Но есть и обратная сторона — увеличились затраты на техобслуживание.

Например, пришлось обучать персонал не просто считывать показания, а анализировать динамику. Некоторые операторы сначала сопротивлялись, говорили 'мы и так видим, когда сталь перегрета'.

Сейчас уже привыкли, но иногда всё равно возникают споры — когда система показывает отклонение, а визуально всё в норме. В 90% случаев прав оказывается пирометр, но бывают и ложные срабатывания из-за пара от охлаждающих элементов.

Перспективы развития технологии

Сейчас тестируем систему с ИК-камерами вместо точечных пирометров. Даёт полную температурную карту, но пока много шумов из-за окалины. Возможно, придётся комбинировать методы.

Интересно, что ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' как раз анонсировали новую разработку — комбинированный датчик, который учитывает эмиссионную способность материала в реальном времени. Если это работает, могло бы решить главную проблему — изменение излучательной способности стали при разных температурах.

Пока же продолжаем использовать проверенную схему с двумя независимыми системами измерения — основная и контрольная. Дороже, но надёжнее, особенно для ответственных марок стали.

Выводы и рекомендации

Главный урок — нельзя полагаться на единичные замеры. Нужна постоянная диагностика системы, плюс регулярная сверка с эталонными термопарами, хотя бы раз в квартал.

Для тех, кто только планирует внедрять такие системы, советую сразу закладывать бюджет не только на оборудование, но и на адаптацию под конкретные условия. Универсальных решений тут нет.

И да, обязательно тестируйте в рабочих условиях, а не только по техпаспорту. Мы, например, обнаружили, что один из пирометров даёт расхождения при температуре окружающей среды выше 45°C — в цехе же бывает и 50°C летом.