Измерение температуры стали в конвертере

Если честно, когда слышишь про измерение температуры стали в конвертере, многие сразу думают о термопарах — классика, да? Но на практике вдумчивые инженеры знают: инфракрасные методы уже лет десять как перестали быть экзотикой. Проблема в том, что до сих пор некоторые цеха упорно цепляются за старые способы, хотя погрешности там иногда зашкаливают. Я сам лет пять назад скептически относился к бесконтактным системам, пока не увидел, как на одном из комбинатов обычная термопара выдала расхождение в 40 градусов из-за шлаковых наводок. После этого пришлось пересмотреть подход.

Почему инфракрасные пирометры вытесняют классику

В конвертерных цехах условия — адские. Высокая запыленность, брызги металла, перепады давления — термопарам тяжело. Я помню, как на ММК в 2018 году мы тестировали систему от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их пирометр с водяным охлаждением и продувкой воздухом. Установили его на фурму, настроили фокус на ванну. Первые замеры показали стабильность ±5°C, хотя раньше скачки доходили до 20–25 градусов. Ключевое — не просто измерить, а сделать это без остановки процесса.

Но и тут есть нюансы. Например, если окно конвертера закопчено, ИК-сигнал ослабевает. Приходится либо увеличивать мощность, либо чистить оптику — а это дополнительные риски. Мы как-то попробовали установить самоочищающиеся линзы, но в условиях постоянных брызг они быстро вышли из строя. В итоге вернулись к ручной чистке раз в смену — не идеально, но надежнее.

Еще один момент — калибровка. Многие забывают, что пирометры нужно регулярно сверять с эталоном. Я видел случаи, когда оборудование работало месяцами без проверки, а потом выяснялось, что сдвиг по температуре на 15 градусов. Особенно критично при выплавке низкоуглеродистых марок — там каждый градус на счету.

Ошибки при выборе оборудования

Часто предприятия экономят на системах защиты. Купят пирометр, а про охлаждение и продувку забывают. Результат — прибор перегревается, данные 'плывут'. У нас был опыт с китайским аналогом без должной термостабилизации — через два часа работы погрешность достигала 30°C. Пришлось срочно менять на модель от Тэнъи Электроникс, где встроенный теплоотвод решал проблему.

Другая ошибка — неправильный выбор спектрального диапазона. Для стали в конвертере оптимален диапазон 0,8–1,1 мкм, но некоторые пытаются сэкономить и берут универсальные пирометры. В итоге — влияние фонового излучения от футеровки, искажения. Как-то раз на Череповецком комбинате из-за этого пришлось переделывать всю плавку — металл недогрели, пошел брак.

Важно и расположение датчика. Если поставить его под углом к ванне, можно получить отражение от газовоздушной струи. Мы экспериментировали с разными точками монтажа — в итоге остановились на позиции чуть выше уровня фурмы, с отклонением 10–15 градусов от вертикали. Так меньше влияние пыли и брызг.

Практические кейсы внедрения

В 2021 году на НЛМК мы внедряли систему непрерывного контроля от Тэнъи Электроникс. Основная задача — снизить разброс температур по плавкам. До этого вариативность достигала 50 градусов, после внедрения удалось сократить до 10–12. Но не все прошло гладко — первые недели были сбои из-за вибраций от кислородной фурмы. Пришлось дорабатывать крепления, добавлять амортизаторы.

Интересный случай был на 'Северстали': там использовали два пирометра — основной и резервный. Но оказалось, что резервный стоит слишком близко к зоне выброса шлака, и его регулярно заливало. Пришлось переносить на 2 метра выше, хотя это ухудшило угол обзора. Компромисс, но лучше, чем постоянные поломки.

Еще запомнился эпизод с калибровкой через эталонный излучатель. Мы тогда не учли, что в цехе сильные магнитные поля — электроника сбивалась. Решили проблему только после экранирования кабелей. Мелочь, а без нее вся система работала некорректно.

Что говорят нормативы и реальность

По ГОСТу погрешность измерений в конвертере не должна превышать ±10°C. Но на практике даже ±15 — уже достижение, особенно для старых цехов. Я видел, как на некоторых заводах до сих пор используют визуальные методы — по цвету расплава. Это, конечно, средневековье, но иногда и так бывает — нет оборудования, нет денег на модернизацию.

Сейчас многие переходят на системы с автоматической коррекцией показаний. Например, у Тэнъи Электроникс есть алгоритмы, которые учитывают задымленность и содержание шлака. Но и тут не без косяков — если шлаковый слой слишком толстый, даже умные алгоритмы не спасают. Приходится комбинировать с периодическим замером проб.

Кстати, про пробы. Их до сих пор используют для сверки, хотя это замедляет процесс. Идеально — когда ИК-система дает точные данные без остановки плавки. Но пока такое только на передовых комбинатах — например, на Магнитке или в Череповце.

Перспективы и личный опыт

Сейчас активно развиваются многодиапазонные пирометры — они меньше зависят от помех. Мы тестировали такую модель в прошлом году на КМК — результаты обнадеживающие, но цена кусается. Для небольших цехов пока недоступно.

Из личного: самый сложный случай был, когда пришлось измерять температуру в конвертере с изношенной футеровкой. Тепловые потоки искажались, пирометр показывал ерунду. Выкрутились, установив дополнительный датчик на крышке конвертера — так получили усредненные данные, хоть и с потерей точности.

В целом, если бы меня спросили, что главное в измерении температуры стали в конвертере, я бы сказал: не гнаться за дешевым оборудованием и регулярно проводить аудит системы. Да, те же пирометры от Тэнъи Электроникс дороже китайских аналогов, но зато экономят на браке. И да, их сайт https://www.tengyidianzi.ru — полезный ресурс, там есть технические спецификации и кейсы, которые реально помогают в работе.