Контроль температуры в процессе непрерывной разливки

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые считают, что главное — выдержать температурный режим в печи, а на МНЛЗ это как-то само регулируется. Приходится объяснять, что перегрев стали на 10-15°С выше оптимального — это уже гарантированная трещина в слитке.

Почему обычные пирометры не работают на МНЛЗ

Начинал с классических двухцветных пирометров — и сразу столкнулся с парадоксом. В теории всё идеально: измеряем в двух спектральных диапазонах, компенсируем загрязнённость атмосферы. Но на практике из-за интенсивного охлаждения водой и пара над зоной вторичного охлаждения постоянно плавает ошибка в 30-40°С.

Особенно проблемной оказалась зона между ручьями. Там, где обычно ставят один датчик на два ручья, постоянно возникали слепые зоны. Как-то на КМК пришлось неделю разбираться с внезапным браком — оказалось, конденсат на защитном стекле пирометра накапливался неравномерно.

Коллеги из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' тогда подсказали про их систему с принудительной продувкой — не идеально, но хотя бы стабильные 5-7°С погрешности вместо 40.

Инфракрасные технологии в непрерывном измерении

Переломный момент наступил, когда увидел в работе их пирометр серии TGY-300. Не скажу, что революция, но три момента реально работают: встроенная система самотестирования, цифровая компенсация эмиссионной способности и главное — алгоритм отсечки пара.

На 'Северстали' ставили такие на участке кристаллизатора. Интересно получилось: сначала не поверили данным, потому что показывали на 20°С ниже привычных значений. Оказалось, предыдущая аппаратура просто не учитывала тепловое излучение от самой стенки кристаллизатора.

Кстати, про эмиссионную способность — многие забывают, что у жидкой стали она плавает в пределах 0.25-0.45 в зависимости от состояния шлака. Без автоматической корректировки это постоянный источник ошибки.

Практические кейсы настройки системы

Самая сложная настройка была на комбинате с шестиручьевой МНЛЗ. Там геометрия такая, что стандартные углы установки не подходили. Пришлось совместно с инженерами Тэнъи разрабатывать индивидуальные кронштейны — увеличили вынос датчиков на 15 см и изменили угол обзора до 12 градусов.

Запомнился случай с флуктуациями температуры при смене плавки. Долго не могли понять причину скачков в 25-30°С каждые 40 минут. Оказалось, влияет изменение уровня металла в промежуточном ковше — теперь всегда ставлю дополнительный датчик контроля уровня.

Важный нюанс: калибровку нужно делать не по эталонному источнику в цеху, а непосредственно по термопарам погружения в начале плавки. Разница может достигать 8-10°С из-за неравномерного прогрева оборудования.

Типичные ошибки эксплуатации

Чаще всего ловлю персонал на чистке оптики неподходящими материалами. Используют техническую ветошь — а потом удивляются, почему появились микроцарапины, искажающие спектр.

Ещё одна проблема — самостоятельная замена кабелей. Казалось бы, мелочь, но когда монтёры ставят обычные медные провода вместо компенсационных, термопара начинает врать на 3-5°С.

Самое опасное — когда технологи начинают 'подкручивать' показания под привычные значения. Был случай на ЗСМК, где из-за такой 'корректировки' пропустили начало перегрева стали — в итоге партия слитков с трещинами.

Интеграция с системой управления

Современные системы вроде тех, что предлагает Тэнъи, уже идут с готовыми драйверами для подключения к АСУ ТП. Но здесь важно не просто передавать данные, а выстраивать логику управления.

Например, на новом стане в Магнитогорске сделали каскадное регулирование: данные с инфракрасных пирометров идут не только на мониторинг, но и напрямую в контур управления скоростью разливки и расходом воды вторичного охлаждения.

Интересный эффект заметили: когда снижаешь температуру в зоне вторичного охлаждения всего на 5°С, но делаешь это равномерно по всей длине МНЛЗ — толщина корки увеличивается на 8-10% без риска трещинообразования.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с распределёнными системами измерения — ставим не 3-4 датчика на ручей, а 10-12 миниатюрных по всей длине. Дорого, но даёт невероятно детальную тепловую карту процесса.

Коллеги из Китая недавно показывали систему, где инфракрасные камеры совмещены с лазерными дальномерами — автоматически компенсируется изменение расстояния до слитка при тепловом расширении.

Думаю, следующий шаг — полный отказ от точечных измерений в пользу матричных датчиков. Уже тестируем прототип на одной из МНЛЗ — первые результаты обнадёживают, особенно в плане раннего обнаружения зон переохлаждения.

Экономика внедрения

Многие директора до сих пор считают системы контроля температуры излишеством. Но когда показываешь расчёты по одному только снижению брака — мнение меняется. На нашем производстве после установки полноценной системы от Тэнъи брак по трещинам упал с 3.2% до 0.8% за полгода.

Важный момент: экономия не только в снижении брака. Когда точно знаешь тепловое состояние слитка, можно увеличить скорость разливки на 5-7% без риска для качества.

Срок окупаемости такого проекта — от 8 до 14 месяцев в зависимости от масштабов производства. Дороже всего обходятся не сами датчики, а монтаж и интеграция — иногда до 40% от общей стоимости.

В итоге скажу так: контроль температуры в непрерывной разливке — это не про 'измерить и записать'. Это про создание замкнутой системы, где каждое измерение сразу превращается в управляющее воздействие. И современные инфракрасные технологии, подобные тем, что разрабатывает ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', позволяют это сделать без фантастических затрат.