Измерение температуры стальной заготовки заводы

Когда говорят про измерение температуры стальной заготовки, половина цеховых инженеров до сих пор путает точечный замер пирометром с непрерывным мониторингом — а это как сравнивать рулетку с лазерным трекером.

Почему сталь предаёт даже опытных операторов

В 2019 на прокатном стане под Челябинском мы три недели ломали голову над трещинами в слитках. Лобовой пирометр показывал стабильные 1250°C, а термопара в тележке подачи — скачки до 1380. Оказалось, заготовка успевала остывать на участке между печью и валками, но из-за окалины инфракрасный датчик брал заниженные значения.

Тут и вспомнил про разработки ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их система с двойной калибровкой под разные степени черноты стали как раз закрывала этот пробел. Не рекламы ради, а чтобы показать: проблема не в приборах, а в методологии. Если измерять температуру только в одной точке технологической цепи, это как смотреть на конвейер через замочную скважину.

Кстати, про окалину — её толщина иногда достигает 2 мм, и пока её не отслоишь вдувным устройством, никакой пирометр не выдаст адекватных цифр. Мы пробовали ставить датчики сразу после системы удаления окалины, но там своя беда — вибрация от роликов сбивает фокус.

Инфракрасные системы против мифов цеховой кухни

До сих пор встречаю мнение, что ИК-датчики не работают в запылённых цехах. Работают, если брать модели с продувом оптики — например, серия Т-400 от https://www.tengyidianzi.ru выдерживает концентрацию пыли до 50 г/м3. Но есть нюанс: при продуве сжатым воздухом может возникать локальное охлаждение поверхности заготовки, и это надо учитывать в поправках.

Самое сложное — не выбрать оборудование, а убедить технологов доверять цифрам. Помню, на заводе в Липеце начальник прокатного цеха лично сутками сидел с тепловизором, сверяя показания наших датчиков с термопарами печи. Выяснилось, что при скорости подачи выше 1.2 м/с классические термопары отстают на 3-4 секунды — для горячей прокатки это вечность.

Отсюда вывод: непрерывное измерение температуры должно быть не заменой, а дополнением к существующей КИП. Как-то раз настроили систему так, что при превышении порога в 1320°C автоматически снижалась скорость подачи — брак упал на 18%, но пришлось пересматривать весь технологический регламент.

Кейс с непредсказуемой закалкой

В прошлом году на участке термообработки рессор возникла интересная ситуация: после закалки в масле стальная заготовка местами имела разную твёрдость. Стали разбираться — оказалось, температура поверхности перед закалкой колебалась в пределах 80°C из-за неравномерного охлаждения на конвейере.

Поставили линейку ИК-датчиков поперёк конвейера с шагом 40 см. Выяснилось, что ближе к краям заготовка остывает на 50-70°C быстрее, чем в центре. Пришлось проектировать систему локального подогрева краёв — спасибо инженерам ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, которые подсказали схему с регулируемыми ИК-нагревателями.

Кстати, их рекомендация по использованию спектрального диапазона 8-14 мкм для окисленной стали сэкономила нам кучу нервов — более короткие волны давали погрешность до 15% из-за отражения от окалины.

Ошибки монтажа которые дорого обходятся

Никогда не забуду случай на новом заводе в Таганроге — смонтировали систему мониторинга, а она показывает хаотичные скачки. Два дня искали неисправность, пока не заметили, что в 20 метрах работает сварочный пост. Дуговой разряд давал наводку на кабели, пришлось экранировать всё свинцовой фольгой.

Ещё частый косяк — установка датчиков под прямым углом к поверхности. Для измерения температуры стальной заготовки оптимален угол 30-45 градусов, иначе отражённое излужение от стен печи искажает показания. Мы обычно делаем пробные замеры под разными углами и строим корректировочные графики.

Важный момент про обслуживание — оптику надо чистить каждую смену, но не все это делают. Как-то пришлось разрабатывать для одного завода систему автоматической очистки с вращающимися щётками, но это уже совсем другая история.

Экономика против точности

Самый болезненный вопрос — сколько стоит погрешность в 10°C. Для обычной арматуры — копейки, для подшипниковой стали — тысячи долларов в час. Однажды просчитали для завода в Череповце: пережог на 15°C даёт дополнительный расход газа в 120 м3/час плюс увеличение скорости износа валков на 23%.

Поэтому когда заводы спрашивают, стоит ли внедрять систему непрерывного мониторинга, всегда показываю этот расчёт. Да, оборудование ООО Шэньян Тэнъи Электроникс не из дешёвых, но оно окупается за 8-14 месяцев только за счёт экономии энергоносителей.

Кстати, их последняя разработка — датчики с водяным охлаждением для установки в зонах с ambient температурой до 200°C — позволила нам наконец-то закрыть проблему измерений у самой печи выдержки. Раньше стандартные датчики там не выживали дольше трёх месяцев.

Что в сухом остатке

Если обобщить двадцатилетний опыт — измерение температуры в металлургии это не про точность до градуса, а про управление процессом. Можно иметь суперточные датчики, но без интеграции в АСУ ТП это просто красивые цифры на экране.

Сейчас вот внедряем на одном из заводов систему предсказания температуры заготовки на 5 секунд вперёд — используя данные о скорости конвейера, температуре печи и геометрии слитка. Получается с погрешностью 7-12°C, но уже позволяет оператору заранее корректировать режим.

И да — никогда не экономьте на калибровке. Раз в квартал возите датчики в метрологическую лабораторию, иначе через полгода будете гадать, почему брак пошёл вверх при ?стабильных? показаниях. Проверено на собственном горьком опыте.