Инфракрасное измерение температуры расплавленного металла заводы

Когда говорят про ИК-измерения в металлургии, многие думают — просто навел пирометр и готово. А на деле даже выбор точки замера на струе расплава может дать расхождения в 50+ градусов. Вот где начинается реальная работа.

Почему старые методы подводят

До сих пор встречаю цеха, где пытаются термопарами мерить в открытых ковшах. Через три плавки электроды выгорают, плюс инерционность — пока считают, металл уже в кристаллизаторе. Особенно критично при разливе алюминиевых сплавов: там перегрев на 20°С ведет к браку пористости.

Как-то на заводе в Липецке видели попытку использовать тепловизоры с калибровкой 'по умолчанию'. Оказалось, пар над расплавом искажал показания на 15%. Пришлось перенастраивать под спектральные характеристики именно их металла.

Кстати, эмиссионная степень — не константа, как в учебниках. У нас для чугуна марки СЧ20 колеблется между 0.75-0.82 в зависимости от температуры и состояния поверхности. Без учета этого даже дорогой пирометр AMETEK будет врать.

Как мы отрабатывали методику

В 2019-м с командой ООО Шэньян Тэнъи Электроникс тестировали систему с водяным охлаждением на разливочной машине. Датчик ставили под углом 45° к струе — так меньше налипает окалины. Но столкнулись с вибрацией: крепления пришлось переделывать с демпфированием.

Самое неочевидное — влияние газовой среды. При замерах в аргоновой завесе получали стабильные значения, но на открытом воздухе с выбросами СО? приходилось вводить поправку через алгоритм компенсации. Не все производители это учитывают.

Сейчас для непрерывного контроля в ковшах используем модификации с азотной продувкой оптики. Ресурс таких систем — около 8000 часов до замены модуля, проверяли на заводе 'Уралсталь'.

Оборудование которое реально работает

Из серийных решений лучше всего показали себя двухволновые пирометры. У нас в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс есть модель ТY-IR285 с диапазоном 800–1800°С — как раз для большинства сталелитейных задач. Важно что там встроенная компенсация задымленности.

Для алюминиевых заводов берем модели с УФ-фильтром — блики от расплава сильно мешают. Кстати, калибруем не по эталонному излучателю, а прямо на производстве: берем пробы металла и сверяем с термопарой погружного типа.

Раз в квартал обязательно чистим оптические тракты. Как-то пропустили техобслуживание — через месяц погрешность выросла на 3%. Пришлось пересматривать график профилактики.

Типичные ошибки при монтаже

Чаще всего ошибаются с расстоянием до объекта. Для наших систем оптимально 1.5–3 метра — ближе риск перегрева, дальше начинает влиять атмосфера. На одном из уральских заводов поставили на 5 метрах — получили расхождения с лабораторными замерами.

Еще момент: вибрация. Если крепить на несущих конструкциях разливочного оборудования, показания 'прыгают'. Приходится ставить демпферы или выносить на отдельную стойку.

Электрические помехи — отдельная история. Один раз кабель проложили рядом с силовыми линиями печи. Пришлось экранировать и переносить. Теперь всегда требуем схемы прокладки кабелей.

Что дает система в цифрах

После внедрения на ММК снизили брак по температурному режиму на 18%. Особенно заметно при непрерывной разливке — там даже кратковременное падение температуры ведет к захолаживанию кристаллизатора.

Экономия на термопарах — около 200 тыс руб/мес на одной печи. Но главное — стабильность процесса. Теперь оператор видит тренды в реальном времени, может вовремя скорректировать подогрев.

По нашим данным с https://www.tengyidianzi.ru, срок окупаемости систем редко превышает 8 месяцев. Правда, при условии правильной интеграции с АСУ ТП — без этого половина функционала теряется.

Куда двигаться дальше

Сейчас экспериментируем с ИК-камерами для контроля распределения температуры по всей поверхности ковша. Пока сложно с калибровкой — края всегда показывают заниженные значения из-за угла обзора.

Интересное направление — совмещение данных ИК-измерений с системой управления печью. Когда автоматика саста корректирует мощность по фактической температуре металла, а не по косвенным признакам.

Из последнего: тестируем беспроводную передачу данных от поворотных ковшей. Пока надежность связи оставляет желать лучшего — помехи от мощного оборудования. Но направление перспективное.