Контроль температуры в процессе выплавки стали завод

Когда говорят про температурный контроль в сталеплавильном цеху, многие сразу представляют себе термопары в печах — но на деле это лишь верхушка айсберга. В моей практике на комбинате 'Северсталь' мы годами боролись с тем, что инфракрасные пирометры стабильно показывали расхождения до 40°C с реальными значениями в ковше. Особенно критично это было при выпуске легированных марок, где перегрев на 20°C уже ведёт к выгоранию молибдена.

Почему классические методы не работают на разливке

До 2018 года мы использовали систему ThermoPro с выдвижными зондами — в теории надёжная шведская техника. Но на практике графитовые наконечники выдерживали не более 3-4 погружений в шлаковый слой. Экономист считал, что дешевле менять зонды, чем ставить инфракрасные системы, но когда посчитали потери от брака при перегреве... цифры оказались в 7 раз выше.

Кстати, про инфракрасное излучение — многие технологи до сих пор боятся, что дым и пыль в цеху полностью исказят показания. Это правда лишь отчасти: современные двухволновые пирометры типа AR882 от Land Instruments справляются с задымлением, если правильно подобрать спектральный диапазон. Мы настраивали под 1.6 мкм для измерений через факел пламени.

Самое сложное — не сам замер, а определение момента, когда металл достаточно перемешан. Бывало, фиксируем 1620°C, выпускаем плавку — а в пробе оказывается расслоение по химсоставу. Пришлось вводить эмпирическое правило: три последовательных измерения с отклонением не более 12°C.

Как мы внедряли систему непрерывного контроля

В 2020 году тестировали оборудование от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их пирометр TY-IR7 с водяным охлаждением. Первый же эксперимент показал проблему: вибрация от кранового оборудования выводила из строя оптику. Пришлось разрабатывать амортизирующие кронштейны, которые цепляли к несущим колоннам цеха.

Инженеры с https://www.tengyidianzi.ru предложили модификацию с пневмопродувкой объектива — решение простое, но эффективное. Хотя при -35°C зимой сжатый воздух содержал конденсат, пришлось ставить дополнительные осушители. Мелочь, а без неё система слепала через два часа работы.

Самое ценное в их системе — программный модуль анализа трендов. Он не просто фиксирует температуру, а строит кривую нагрева/охлаждения. Например, при выплавке нержавейки мы заметили аномалию: после добавления феррохрома температура сначала падала на 25-30°C, затем резко росла. Оказалось, проблема в недостаточном измельчении шихты.

Ошибки калибровки, которые дорого обходятся

До 2019 года калибровали пирометры по эталонному образцу раз в квартал — стандартная практика. Но после случая с пережогом конструкционной стали выяснилось: оптику нужно чистить еженедельно. Тонкая плёнка металлической пыли снижает показания на 15-20°C, причём оператор этого не замечает.

Сейчас используем калибровочный чёрный body от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — прибор с автоматической диагностикой загрязнения линзы. Важно, что он учитывает не только прозрачность, но и фоновое ИК-излучение от стен ковша. Особенно актуально для старых футерованных ковшей, где тепловые потоки искажаются.

Забавный случай: как-то поставили пирометр напротив нового светодиодного табло — и получили систематическую погрешность +8°C. Пришлось экранировать корпус алюминиевыми пластинами. Такие нюансы никогда не описаны в инструкциях.

Практические кейсы из кислородно-конвертерного цеха

При переходе на выплавку трубных сталей столкнулись с парадоксом: пирометр показывал стабильные 1670±5°C, а готовая продукция имела неравномерную структуру. Разобрались только после установки дополнительного датчика в зоне слива — оказалось, термопрофиль по высоте ковша отличался на 40°C.

Решили проблему, разместив два пирометра TY-IR7 под разными углами — дорого, но дешевле, чем перерабатывать бракованные слябы. Кстати, их технические специалисты с сайта tengyidianzi.ru помогли настроить синхронный опрос датчиков с частотой 50 Гц.

Сейчас рассматриваем их новую разработку — систему прогнозирования температуры по тепловым потокам. В тестах она предсказывает перегот за 2-3 минуты до критического значения, но пока требует доработки под наши шлаковые системы.

Что не покажут в спецификациях оборудования

Ни один производитель не пишет, как влияет электромагнитное поле от печных трансформаторов на точность измерений. Мы потеряли месяц, пока не догадались экранировать кабельные трассы. Помогли рекомендации от инженеров ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — они сталкивались с подобным на китайских комбинатах.

Ещё момент: при непрерывном измерении температуры важно учитывать цикличность работы газоочистки. Когда включаются аспирационные вентиляторы, резко меняется прозрачность среды — система может зафиксировать ложный скачок температуры. Пришлось вводить поправочные коэффициенты для разных режимов работы цеха.

Сейчас уже накоплена база из 2000 плавок с корреляцией между ИК-показаниями и качеством металла. Интересно, что для разных марок стали оптимальные температурные профили отличаются не так сильно, как предполагалось — разброс не более 3-5%.

Перспективы и ограничения технологии

Современные системы вроде тех, что производит ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', позволяют интегрировать температурный контроль в систему управления печью. Но на практике автоматику доверяют лишь на 70% — последнее слово всегда за технологом. Слишком много факторов: от влажности шихты до износа футеровки.

Главный прорыв последних лет — не в точности измерений (погрешность всё равно остаётся в районе 2-3°C), а в скорости обработки данных. Раньше на анализ температурной кривой уходило 10-15 секунд, сейчас — менее 2 секунд. Это позволяет корректировать процесс ещё во время продувки кислородом.

Думаем над внедрением их новой системы TY-Cloud для прогнозирования остаточного ресурса футеровки по тепловым потокам. Пока тесты показывают погрешность 12-15% — для практического применения маловато, но направление перспективное.