Измерение температуры стали по излучению заводы

Когда речь заходит об измерении температуры стали по излучению на заводах, многие сразу думают о пирометрах — и это главная ошибка. В реальности, на производственных линиях всё сложнее: излучение стали зависит не только от температуры, но и от окалины, угла обзора, даже от состава сплава. Я сам лет десять назад думал, что купил немецкий пирометр — и всё решено, а на деле пришлось переучиваться на ходу.

Почему обычные пирометры не работают на прокатных станах

Помню первый проект на металлургическом комбинате в Череповце: установили пирометр на выходе из печи, а показания скачут на 50–100 градусов. Оказалось, проблема в окалине — та самая оксидная плёнка, которая искажает излучение. Пришлось ставить датчик под углом и добавлять систему продувки воздухом, чтобы сдувать окалину. Без этого даже дорогой прибор превращается в бесполезную игрушку.

Ещё один нюанс — спектральный диапазон. Для стали выше 700°C обычно берут коротковолновые пирометры (0,8–1,1 мкм), но если в цехе есть газовые горелки, их пламя даёт помехи. Пришлось как-то переключаться на 1,6 мкм — и сразу стало стабильнее. Мелочь, а без опыта можно неделями мучиться.

А вот с непрерывным измерением температуры вообще отдельная история. На линиях горячей прокатки, где сталь движется со скоростью 10–15 м/с, точечные замеры не подходят. Тут нужны сканирующие системы, которые следят за полосой по всей ширине. Мы как-то пробовали адаптировать стационарный пирометр — в итоге получили ?пятнистую? температурную карту, которую технолог даже смотреть не стал.

Как выбрать систему для конкретного производства

Сейчас на рынке много решений, но универсальных нет. Для печей с температурой выше 1000°C лучше подходят пирометры с fiber-optic подключением — они выносят электронику подальше от жара. А вот для контроля охлаждения после прокатки уже нужны скоростные датчики с малым временем отклика.

Коллеги из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как-то рассказывали про свой проект на алюминиевом заводе — там вообще другая физика, потому что излучательная способность алюминия меняется с окислением. Но у них получилось настроить систему с автоматической коррекцией по эталонному излучателю. Кстати, их сайт https://www.tengyidianzi.ru — там есть технические кейсы, которые реально полезны, не просто реклама.

Важный момент: никогда не экономьте на системе охлаждения датчиков. Однажды поставили пирометр без принудительного обдува — через два дня оптику запылило и перегрело. Прибор уцелел чудом, а вот задержка производства обошлась дороже всей системы измерения.

Типичные ошибки при монтаже и настройке

Самая частая ошибка — неправильный выбор места установки. Датчик должен быть не только защищён от жара и вибрации, но и смотреть на сталь под прямым углом. Если угол больше 30 градусов — погрешность растёт как снежный ком. Проверял на практике: при 45 градусах расхождение с эталоном достигает 5–7%.

Ещё забывают про калибровку. Пирометры нельзя просто повесить и забыть — раз в месяц нужно проверять по черному телу, особенно если в цехе есть агрессивные среды. Как-то на заводе в Липецке пропустили калибровку, и три месяца записывали заниженную температуру — в итоге брак по механическим свойствам пошёл.

И да, никогда не доверяйте заводским настройкам ?из коробки?. Каждый цех — уникальные условия: где-то пар от охлаждающих жидкостей, где-то электромагнитные помехи от двигателей. Приходится подбирать фильтры, настраивать усреднение сигнала, иногда даже менять оптику.

Практические кейсы: что сработало, а что нет

На мини-заводе в Выксе ставили эксперимент с двухцветным пирометром — теория говорит, что он менее чувствителен к загрязнению оптики. На практике же оказалось, что при неравномерном окислении стали он даёт ещё больший разброс. Вернулись к монохроматическому с системой продувки — и всё выровнялось.

А вот на непрерывном литейном комплексе удачный опыт был с системой сканирования от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс. Там важно контролировать температуру по всей ширине сляба, особенно кромки — они быстрее остывают. Их разработка с вращающейся головкой и встроенной термокомпенсацией показала себя лучше европейских аналогов, причём дешевле на 20–30%. Рекомендую глянуть их наработки на tengyidianzi.ru — особенно раздел про температурные профилографы для прокатных станов.

Был и провал: пробовали интегрировать беспроводные датчики — идея казалась перспективной, меньше кабелей в жарких зонах. Но в условиях мощных электромагнитных полей связь постоянно рвалась, плюс элементы питания не выдерживали температурных циклов. Отказались, вернулись к проверенной проводной схеме с термостойкими кабелями.

Что важно помнить при проектировании системы

Во-первых, всегда закладывайте резервирование. Особенно на ответственных участках вроде нагревательных печей — от температуры там зависит весь технологический цикл. Мы ставим как минимум два датчика с независимыми каналами, плюс аварийную термопару на случай сбоя.

Во-вторых, не пренебрегайте программным обеспечением. Современные системы позволяют не просто снимать показания, а строить тепловые карты, прогнозировать остывание, интегрироваться с АСУ ТП. Тот же ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в своих комплектах даёт ПО с адаптивными алгоритмами — оно учится на истории измерений и подстраивается под изменение условий.

И последнее: обучение персонала. Можно поставить самую совершенную систему, но если оператор не понимает, почему нужно чистить оптику или как интерпретировать графики — толку не будет. Проводим обязательные инструктажи с разбором реальных случаев, иногда даже снимаем короткие видео с типовыми проблемами.

Вместо выводов: что изменилось за последние годы

Раньше измерение температуры стали по излучению было скорее искусством — каждый настройщик имел свои ?секреты?. Сейчас появилось больше стандартизированных решений, но и требования выросли: хотят не просто данные, а прогнозы и интеграцию в цифровые двойники.

Из интересного: начинают применять ИИ для компенсации погрешностей — нейросеть анализирует одновременно показания датчиков, видео с камер и данные с датчиков давления, предсказывая искажения от пара или пыли. Пока это дорого, но на крупных комбинатах уже тестируют.

И да, несмотря на все технологии, физику не обманешь. Излучательная способность стали всё равно будет плавать, окалина — лететь, а оптика — загрязняться. Так что главный навык — не просто нажать кнопку, а понимать, что стоит за цифрами на экране. Как говорил мой первый наставник: ?Прибор измеряет, но думать должен ты?.