Инфракрасная сканирующая система измерения температуры жидкой стали завод

Если честно, многие до сих пор путают обычные пирометры с полноценными сканирующими системами — разница как между рулеткой и лазерным сканером, особенно когда речь идет о температуре жидкой стали в конвертере или МНЛЗ.

Почему сканирование, а не точечный замер

В 2018 на одном из уральских комбинатов пытались контролировать температуру в промежуточном ковше через три точечных пирометра. Результат? Локальные перепады в 20°С оставались незамеченными, пока не начались проблемы с обрывом ленты. После установки сканирующей системы от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' выяснилось, что реальный градиент по ширине струи достигал 35°С.

Ключевое отличие — не просто точность, а принцип работы. Инфракрасная сканирующая система строит тепловую карту всей поверхности, а не берет усредненные значения. Для жидкой стали это критично: зоны переохлаждения у футеровки, всплески температуры в зоне подачи присадок — всё это видно в реальном времени.

Кстати, их разработки я впервые увидел на сайте https://www.tengyidianzi.ru — там довольно детально разобраны кейсы для машины непрерывного литья заготовок. Особенно полезно было описание калибровки через эталонный источник с поправкой на излучение шлаковой пленки.

Технические нюансы, о которых редко пишут в спецификациях

Спектральный диапазон 0.9-1.1 мкм — не маркетинг, а необходимость. Более короткие волны поглощаются парами натрия и кальция, а длинные не пробивают дымку над зеркалом металла. В системе от Тэнъи используется именно этот диапазон, причем с автоматической компенсацией запыленности.

Частота сканирования — тот параметр, где мы однажды обожглись. Ставили систему с частотой 10 Гц, но для МНЛЗ с скоростью вытягивания 4 м/мин этого оказалось мало: динамические колебания температуры фиксировались с запаздыванием. Сейчас работаем с модификацией на 25 Гц, хотя для конвертерного цеха хватает и 5-7 Гц.

Разрешение 0.5°С — на бумаге избыточно, но при анализе тепловых потоков в кристаллизаторе именно этот порог позволяет отследить начало образования корки.

Проблемы внедрения: от сопротивления персонала до физики процесса

Сталевары сначала скептически восприняли систему — мол, 'и так видно по цвету струи'. Пришлось провести слепой тест: их оценка против данных сканера. В 70% случаев визуальная оценка занижала температуру на 15-30°С из-за адаптации зрения к общему фону печи.

Охлаждение оптики — отдельная головная боль. Первые месяцы постоянно забивалось воздушное охлаждение окалиной. Перешли на двойную систему: воздушный обдув + азотная завеса. Кстати, в документации к системам Тэнъи этот момент хорошо проработан, с пошаговыми схемами обвязки.

Калибровка 'по живому' — самый сложный этап. Эталонный пирометр устанавливается параллельно со сканером только на время настройки, причем требуется не менее 50 циклов измерений при разной температуре. Мы использовали моменты плановой остановки МНЛЗ для смены футеровки.

Экономика против точности: спор с технологами

Технологи настаивали на снижении точности до 2-3°С ради экономии. Но расчеты показали: погрешность в 1°С при непрерывной разливке означает колебание скорости охлаждения на 5-7%, что ведет к изменению структуры слитка. Для ответственных марок это недопустимо.

Особенно критично для низколегированных сталей — там даже кратковременный перегрев выше 1520°С вызывает неконтролируемый рост зерна. После внедрения сканирующей системы измерения температуры брак по этой причине упал с 3.2% до 0.7% за квартал.

Окупаемость системы на МНЛЗ — около 14 месяцев, если считать не только снижение брака, но и экономию на предварительном подогреве промежуточных ковшей. Раньше грели 'с запасом', теперь точно знаем температурный профиль.

Что не учли в проекте и пришлось дорабатывать

Вибрация от механизма вытягиления — первоначально не заложили демпфирование. Пришлось ставить дополнительные амортизаторы, хотя в паспорте системы указано, что виброустойчивость до 2 g.

Тепловые 'призраки' — когда сканер фиксировал ложные перегревы в зоне замера. Оказалось, это отражение ИК-излучения от свода печи. Решили смещением угла установки и программной фильтрацией фонового излучения.

Сейчас рассматриваем интеграцию их системы с АСУ ТП через OPC-сервер — пока обмениваемся данными по протоколу Modbus, но для предиктивной аналитики хочется более тесной связки.

Перспективы и ограничения технологии

Для электропечей система подходит идеально, а вот для кислородных конвертеров нужна доработка — мешают выбросы CO. Здесь пока обходимся комбинированными методами: сканирование + периодические замеры погружными термопарами.

Интересно, что в последних разработках Тэнъи появилась функция построения 3D-тепловых карт кристаллизатора — пока тестируем на экспериментальной установке, но для скоростной разливки это может стать прорывом.

Главный вывод: инфракрасная система измерения температуры — не роскошь, а инструмент, который меняет сам подход к контролю качества. Хотя до идеала еще далеко — тот же дрейф калибровки на 0.1-0.2°С в месяц все равно требует регулярной поверки.