Ик-зонд для измерения температуры жидкой стали завод

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые считают, что ИК-измерение в сталеплавильных печах — это просто 'навел и получил цифру'. На деле же каждый провал термопары или скачок показаний — это история про то, как физика взаимодействует с расплавленным металлом.

Почему обычные термопары не выживают в конвертерах

Помню, в 2018 на Криворожском меткомбинате пытались экономить на зондах — ставили дешевые термопары с алюминиевым покрытием. Через 12 циклов плавки погрешность достигала ±40°C. Пришлось экстренно ставить ИК-зонды от Тэнъи Электроникс — тогда впервые увидел, как система непрерывного измерения работает без контакта с расплавом.

Ключевая проблема — тепловое излучение от шлакового слоя. Когда начинаешь измерять через слой шлака, ИК-сигнал искажается. Приходится учитывать коэффициент излучения шлака — у нас в цехе для разных марок стали использовали поправочные коэффициенты от 0.75 до 0.92.

Особенно критично при производстве низкоуглеродистых сталей — там перегрев на 20°C уже влияет на структуру слитка. Как-то раз из-за калибровки по старому коэффициенту получили пережог — пришлось переплавлять 12 тонн.

Конструкционные особенности зондов для непрерывного измерения

В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс делают двухканальные системы — основной и контрольный пирометры. Это спасает, когда основной канал забивается пылью. На Магнитогорском комбинате такие работают по 6-8 месяцев без замены.

Система продувки — отдельная головная боль. Раньше использовали сжатый воздух, но конденсат забивал сопла. Перешли на азотную продувку — ресурс увеличился вдвое. Кстати, на сайте tengyidianzi.ru есть схема обвязки газовых линий — очень пригодилась при монтаже.

Керамические наконечники должны выдерживать не только температуру, но и химическую агрессию. Для нержавеек с высоким содержанием хрома используем спецкерамику — обычная быстро разрушается от паров фтора.

Калибровка в промышленных условиях

Самое сложное — не стендовая калибровка, а 'живая' подстройка под конкретную печь. Например, в дуговых печах с водяным охлаждением стенок всегда есть фоновая погрешность от паров воды.

Мы разработали методику калибровки по эталонной термопаре в момент выпуска — когда металл наиболее однородный. Погрешность удалось снизить до ±3°C против ±8°C по паспорту.

Важный нюанс — учет оптических окон. Со временем кварцевое стекло мутнеет от испарений марганца. Приходится вводить поправочный коэффициент на прозрачность — мы его определяем по контрольным замерам раз в смену.

Практические кейсы внедрения

На Запорожстали в 2020 ставили эксперимент — сравнивали показания ИК-зонда и пробоотборника. Оказалось, при температуре выше 1650°C пробы начинают давать расхождение из-за неравномерной кристаллизации.

Самая сложная настройка была для измерения в ковшах с подогревом — там плазма создает помехи. Специалисты из Тэнъи привозили фильтры для отсечения УФ-спектра — помогло, но пришлось пересчитывать все температурные графики.

Интересный случай — при производстве трансформаторной стали температура должна быть стабильной в пределах ±5°C. Без непрерывного контроля это невозможно — ручные замеры дают разброс до 25°C между замерами.

Техническое обслуживание и типичные проблемы

Главный враг — пыль от огнеупоров. Раз в месяц чистим оптические тракты ультразвуком — иначе теряется до 15% точности. Особенно актуально для конвертеров с магнезитовой футеровкой.

Вибростойкость — то, что часто недооценивают. При продувке кислородом вибрации разрушают крепления. Пришлось разрабатывать амортизирующие кронштейны — стандартные не выдерживали больше месяца.

Ремонтопригодность в цеховых условиях — критичный параметр. В системах от Тэнъи удачно сделана модульная конструкция — вышедший из строя блок можно заменить без демонтажа всей линии.

Экономическая эффективность и перспективы

По нашим подсчетам, точный контроль температуры позволяет экономить 2-3% ферросплавов — только на одной печи это около 12 тысяч долларов в месяц. Особенно заметно при легировании — перерасход ванадия сократился на 18%.

Сейчас тестируем системы прогноза температурного графика — на основе данных от ИК-зондов нейросеть предсказывает охлаждение металла в ковше. Пока точность 89%, но для планирования выпуска уже полезно.

Перспективное направление — интеграция с системами АСУ ТП. Когда данные с зонда сразу идут в модель управления плавкой, можно автоматизировать додувку и легирование. На экспериментальной установке в Днепре уже добились сокращения времени плавки на 7%.