Контроль температуры во вторичной зоне охлаждения производитель

Когда слышишь этот термин, многие сразу думают о стандартных пирометрах и готовых решениях. Но на практике всё сложнее — вторичное охлаждение это не просто набор датчиков, а система, где отклонение на 10°С может привести к трещинам в слитке. Мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс через годы проб и ошибок поняли: производитель должен учитывать не только точность измерений, но и парадоксы теплопередачи в условиях водяных завес.

Почему инфракрасные технологии не панацея

Начинали с типовых ИК-пирометров — казалось, что автоматизация решит все проблемы. Но на прокатном стане 3500 столкнулись с эффектом 'плавающего пара': испарения воды с поверхности слитка искажали показания на 40-60°С. Пришлось перепроектировать систему фильтрации сигнала, добавив компенсацию коэффициента черноты в реальном времени.

Запомнился случай на заводе в Череповце: установили дорогой немецкий пирометр, а он стабильно занижал температуру в зоне решетчатого холодильника. Оказалось, проблема в окалине — её неравномерный слой создавал переменную эмиссию. Тогда мы разработали гибридную схему с точечными термопарами для калибровки, что снизило погрешность до 3°С.

Сейчас в наших системах для вторичной зоны охлаждения используется мультиспектральный анализ, но и это не идеал. При высокой скорости прокатки (свыше 4 м/с) даже алгоритмы машинного обучения не всегда успевают адаптироваться к изменению геометрии раската.

Конструктивные особенности охлаждающих секций

Стандартные сопла часто проектируют без учета турбулентности — вода ложится неравномерно, создавая 'мраморный эффект' на поверхности заготовки. Мы экспериментировали с веерными распылителями, но пришлось увеличить давление до 8 бар, что вызвало проблемы с эрозией направляющих роликов.

В 2022 году для КМК разрабатывали секцию с переменным шагом распылителей. Рассчитывали добиться равномерного охлаждения по кромкам, но столкнулись с явлением термоудара в центральной зоне. Пришлось вносить коррективы в режим работы насосных станций — снизили циркуляцию на первом этапе, добавив паузу для стабилизации температуры.

Интересный момент: многие недооценивают влияние материала роликов. Чугунные поглощают тепло активнее, чем керамические, что создает дополнительные температурные градиенты. При диагностике на ММК обнаружили, что замена роликов на стальные с покрытием снизила локальные перегревы на 15%.

Практические сложности калибровки

Калибровка в цеховых условиях — это всегда компромисс. Эталонные термопары быстро выходят из строя из-за вибрации, а переносные пирометры требуют идеального угла обзора. Мы в Тэнъи Электроникс разработали мобильный стенд с поворотным кронштейном, но и он не универсален — при работе с толстолистовым станом приходится учитывать излучение от соседних клетей.

Заметил закономерность: большинство производственников калибруют систему только при пуске, забывая о сезонных изменениях влажности. Летом при 80% влажности погрешность измерений возрастает на 5-7%, особенно в нижних ярусах охлаждения. Теперь рекомендуем проводить верификацию при смене сезонов.

Самое сложное — работа с цветными металлами. Для алюминиевых сплавов пришлось создавать отдельные профили нагрева, так как коэффициент отражения меняется в процессе окисления. На заводе в Кандалакше три месяца настраивали модель для сплава АМг6, пока не подобрали комбинацию ИК-фильтров.

Интеграция с системами управления

Современные АСУ ТП требуют не просто данных о температуре, а прогнозную аналитику. Наша разработка для НЛМК включала модуль предсказания температуры сердцевины слитка на основе поверхностных измерений. Но алгоритм оказался слишком ресурсоемким — контроллеры не успевали обрабатывать данные в реальном времени.

При интеграции с Siemens S7 часто возникает конфликт протоколов: наши ИК-сенсоры выдают данные с частотой 100 Гц, а ПЛК принимает не более 50 Гц. Приходится добавлять буферизацию, что создает задержку на 0.3 секунды — критично для систем динамического контроля.

Интересный опыт был с облачной аналитикой: пытались передавать данные на сервер для построения тепловых карт. Но производственники забраковали решение — сказываются требования к защите данных. Вернулись к локальным серверам с изолированной сетью.

Экономика и надежность решений

Дешевые китайские пирометры — иллюзия экономии. В 2021 году на Электростали попробовали установить аналоговые датчики за 60 тыс. рублей вместо наших систем за 450 тыс. Через два месяца пришлось менять оптику — конденсат разрушил линзы. Суммарные потери от простоев превысили 2 млн рублей.

Срок окупаемости наших систем обычно 14-18 месяцев, но есть нюансы. Например, для малых предприятий разрабатываем упрощенные конфигурации с фокусировкой на ключевых точках контроля. Но всегда настаиваем на резервировании критичных сенсоров — практика показала, что отказ одного датчика в зоне мягкого охлаждения может привести к браку всей плавки.

Сейчас тестируем систему с беспроводной передачей данных на участке резки — исключаем проблемы с кабельными трассами. Но пока стабильность связи оставляет желать лучшего, особенно near мостовых кранов.

Перспективы развития технологий

Экспериментируем с гиперспектральными камерами — они позволяют отслеживать распределение температуры по трем координатам. Но пока стоимость такого оборудования недоступна для большинства заводов. Возможно, через 2-3 года появятся более бюджетные решения.

Вижу потенциал в совмещении ИК-технологий с акустическим контролем — звуковой анализ структуры металла может дополнять температурные данные. Проводили лабораторные испытания на образцах, но промышленное внедрение требует решения проблем с шумом оборудования.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru мы постепенно выкладываем кейсы по адаптации систем для специфичных условий — например, для работы при отрицательных температурах в цехах. Это важно для северных регионов, где теплопотери через ограждения искажают общую картину.

Выводы и рекомендации

Главный урок: не существует универсального решения. Для каждого стана нужно подбирать конфигурацию индивидуально, учитывая сортамент, скорость прокатки и даже архитектуру здания. Иногда проще модернизировать систему вентиляции, чем пытаться компенсировать температурные аномалии сложными алгоритмами.

Советую начинать с пилотных измерений на 3-4 ключевых точках — часто проблемы сосредоточены в конкретных зонах. Например, перегрев в области разгрузочного рольганга обычно связан с недостаточным охлаждением по краям.

Наше предприятие ООО Шэньян Тэнъи Электроникс продолжает исследования в области непрерывного измерения температуры, но уже сейчас ясно: будущее за гибридными системами, где ИК-технологии сочетаются с другими методами контроля. Только так можно добиться стабильного качества при постоянно ужесточающихся требованиях к продукции.