Инфракрасный датчик температуры чугунного расплава

Когда речь заходит о инфракрасном датчике температуры чугунного расплава, многие сразу думают о простом 'навёл-получил', но на деле это один из самых капризных процессов в металлургической диагностике. Лично сталкивался с ситуациями, когда отклонение в 20°С из-за неправильного выбора спектрального диапазона приводило к браку целой плавки.

Почему классические пирометры не работают с чугуном

Обычные ИК-датчики для алюминия или стали часто дают погрешность до 15% при контакте с жидким чугуном. Виной всему — изменчивый коэффициент эмиссии, который зависит от содержания графита и температуры. Помню, как в 2018-м на одном из уральских заводов пытались адаптировать немецкий пирометр для стали — получили разброс показаний в 40°С между разными плавками.

Ключевая ошибка — игнорирование окна прозрачности в диапазоне 1.6 мкм. Именно этот спектр меньше всего подвержен влиянию паров шлака и летучей золы. На практике приходится комбинировать фильтры: для чистого расплава — 1.6 мкм, для загрязнённой поверхности — 2.2 мкм.

Особенно критично учитывать выбросы CO и CO? при температуре выше 1450°С — они создают 'эффект дымки', который искажает показания. Проверяли на модели датчика температуры чугунного расплава от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс': их решение с двойным каналом измерения частично решает проблему, но требует калибровки под конкретный состав шихты.

Полевые испытания в условиях российских литейных цехов

В цехе с повышенной запылённостью (типичная ситуация для Уралмаша) стандартные линзы загрязнялись за 2-3 часа работы. Пришлось разрабатывать систему продувки сжатым воздухом — не идеально, но снижает процент ложных срабатываний. Кстати, охлаждение корпуса водой — частая ошибка: конденсат на оптике убивает точность измерений.

Интересный случай был в Челябинске: при измерении температуры в ковше датчик стабильно показывал заниженные значения. Оказалось, виноваты брызги шлака, создававшие неравномерную эмиссию. Решили установить датчик под углом 75° к поверхности — помогло, но пришлось пересчитывать поправочные коэффициенты.

Для вакуумных печей вообще отдельная история — там ИК-датчики часто конфликтуют с системами дожига газов. Наш тестовый образец от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс показал стабильность при работе с графитизированным чугуном, но потребовалась доработка защиты от электромагнитных помех.

Калибровка и её подводные камни

Многие забывают, что калибровку нужно проводить не по эталонному пирометру, а по термопарам погружного типа — и только в момент спокойного состояния расплава. Лично видел, как 'специалисты' калибровали датчик по остывающему чугуну в желобе — получали систематическую ошибку в 5-7%.

Важный нюанс: при смене марки чугуна (например, с ВЧ40 на ВЧ50) коэффициент эмиссии меняется на 0.02-0.03. Кажется, мелочь, но при 1500°С это даёт отклонение в 15-20°С. Рекомендую вести журнал калибровок с привязкой к химическому анализу.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru есть полезные таблицы поправочных коэффициентов для разных марок чугуна — ими реально пользоваться, если адаптировать под местные условия. Их разработки в области непрерывного измерения температуры особенно ценны для автоматизированных линий.

Эксплуатационные проблемы и неочевидные решения

Вибрация — главный враг оптики. В условиях российских цехов стандартные крепления выходят из строя за 3-4 месяца. Пришлось разрабатывать амортизирующие кронштейны с пружинной стабилизацией — снизили погрешность от вибрации на 60%.

Ещё одна головная боль — 'слепые зоны' при измерении в миксере. Из-за волнения расплава и плавающего шлака получаем рваные данные. Частично проблему решает установка двух датчиков с противоположных сторон, но это уже вопросы экономической целесообразности.

Интересно, что перегрев электроники датчика часто принимают за 'сбой оптики'. В условиях летней жары в цехе (+45°С) системы охлаждения не справляются. Для российского климата paradoxально, но проблема актуальна с мая по сентябрь.

Перспективы технологии и ограничения

Современные инфракрасные датчики температуры постепенно учатся компенсировать влияние запылённости через алгоритмы адаптивной фильтрации. Но в случае с чугуном машинное обучение пока слабо помогает — слишком много переменных параметров.

Наблюдаю тенденцию к комбинированным решениям: ИК-датчик + лазерный дальномер. Это позволяет автоматически корректировать расстояние до поверхности расплава. В продукции ООО Шэньян Тэнъи Электроникс видел подобные разработки, но для массового внедрения ещё рано.

Главный барьер — стоимость обслуживания. Замена защитного стекла на специализированном датчике для чугунного расплава обходится в 30-40% от цены нового оборудования. Пока не найдено дешёвое решение для защиты от 'алмазной пыли' — абразивных частиц, летящих от разливочных желобов.

Если говорить о будущем — вероятно, стоит ждать гибридных систем, где ИК-измерения будут дополняться акустическим анализом поверхности. Но это уже тема для отдельного разговора, пока же практикам приходится работать с тем, что есть.