Инфракрасный зонд для измерения температуры жидкой стали в промежуточном ковше

Когда слышишь про инфракрасный зонд для промежуточного ковша, многие сразу думают о чём-то вроде пирометра — просто навел и получил цифру. Но там, под слоем шлака, с постоянно меняющимся уровнем металла, всё не так прямолинейно.

Почему обычные методы подводят

Раньше пробовали термопары в кварцевых чехлах — знаете, эти одноразовые ?копья?. Да, дешево, но погрешность в 10-15°C для стали в ковше это уже недолив или перегрев всей плавки. А главное — задержка. Пока чехол прогреется, пока считают... металл уже ушел в кристаллизатор.

Инфракрасный метод в теории мгновенный, но вот установка зонда — отдельная история. Если поставить его слишком высоко — поймаешь отражение от шлака. Слишком низко — брызги металла забьют оптику за две-три плавки. Мы как-то на одном из заводов в Новолипецке месяц экспериментировали с углом наклона, пока не подобрали 12-15 градусов к вертикали.

И да, про калибровку. Многие забывают, что ИК-датчик нужно регулярно проверять не по сухому черному телу, а через имитатор окна ковша — тот самый кварцевый глазок, который всегда немного загрязнен.

Конструкция зонда: что действительно работает

Самый живучий вариант — с принудительной продувкой аргоном. Но и тут нюанс: если подать слишком много газа, ты охладишь поверхность металла в зоне измерения. Слишком мало — оптику запотеет от паров оксидов. В наших зондах от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс стоит регулируемый редуктор, но операторы редко с ним возятся — выставляют ?как привыкли?.

Корпус. Пробовали и нержавейку, и керамику. Нержавейка дешевле, но после месяца в цеху начинает ?вести? от перепадов температур. Сейчас используем композит с кварцевым наполнителем — держит до 1600°C без деформаций.

Оптическая система — вот где большинство производителей экономят. Линзы из плавленого кварца должны быть не просто прозрачными, а с просветляющим покрытием именно для диапазона 0.8-1.1 мкм. Иначе половина сигнала теряется.

Монтаж и эксплуатация: где кроются проблемы

Самая частая ошибка — установка зонда прямо над струей из сталеразливочного стакана. Вибрация убивает электронику за неделю. Лучше смещать к стенке ковша, пусть даже это даст небольшую погрешность от теплоотвода через футеровку.

Кабельные трассы — отдельная боль. Медные жилы в термостойкой изоляции выдерживают не больше 200°C, а рядом с ковшем температура бывает и выше. Приходится прокладывать в двойных металлорукавах с асбестовыми прокладками. На https://www.tengyidianzi.ru есть неплохая схема для таких случаев, мы по ней на КМК делали разводку.

Обслуживание... Многие цеха экономят на чистке оптики, а потом удивляются ?дрейфу? показаний. Мы рекомендуем продувать каждый смену и протирать спецраствором раз в неделю. Да, трудозатраты, но иначе зонд превращается в бесполезную железку.

Кейсы из практики: когда теория сталкивается с реальностью

На Магнитогорском комбинате пытались поставить немецкие зонды — точность идеальная, но система охлаждения требовала чистой воды без примесей. В цеховых условиях фильтры забивались за три дня. Пришлось переделывать на воздушное охлаждение с потерей точности на 3-5°C.

А вот на ?Северстали? наш зонд от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс проработал 11 месяцев без замены — но там операторы действительно следили за продувкой и вовремя меняли фильтры. Кстати, их технолог заметил интересный эффект: при измерении в центре ковша и у стенки разница достигает 8-10°C из-за конвекции. Теперь они делают замеры в двух точках.

Был и провал — на одном из уральских заводов поставили зонд без защиты от электромагнитных помех. Рядом работали мостовые краны, и показания скакали на ±25°C. Пришлось экранировать весь кабель ферритовыми кольцами.

Что в итоге имеет значение

Точность ±2°C в лаборатории — это одно, а стабильность ±5°C в цеховых условиях месяцами — совсем другое. Для непрерывной разливки важнее именно повторяемость измерений, а не абсолютная точность.

Срок службы. Хороший зонд должен работать минимум полгода без замены оптики. Наша статистика по поставкам в Россию показывает 7-8 месяцев при правильной эксплуатации.

Совместимость с АСУ ТП. Современные системы вроде Siemens TDC или ОВЕН требуют не просто аналоговый сигнал 4-20 мА, а цифровой протокол с диагностикой. В новых моделях мы сразу ставим Profibus-DP интерфейс.

В общем, инфракрасный зонд для измерения температуры жидкой стали — не панацея, а инструмент. Который нужно понимать, настраивать и обслуживать. Как молоток — можно и гвоздь забить, и по пальцам попасть. Технологии ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как раз предлагают решения, где учтены многие производственные нюансы, описанные выше.