Мониторинг температуры жидкой стали в реальном времени

Когда слышишь про мониторинг температуры жидкой стали в реальном времени, первое, что приходит в голову — это классические термопары в сталеплавильных цехах. Но те, кто реально работал с этим, знают: погружение зонда в кипящий металл даёт лишь моментальный снимок, а не непрерывную картину. Сколько раз видел, как технологи пытаются угадать динамику остывания по трём-четырём точкам — и всё равно промахиваются с легированием.

Почему старые методы не работают

Вспоминается случай на одном из уральских комбинатов: плавка 340 тонн, термопара показала 1620°C, а через две минуты выяснилось, что металл уже остыл до 1595°C. Разница в 25 градусов — это перерасход ферросплавов и брак по химии. Пробовали ставить несколько термопар каскадом — но их постоянно 'съедала' агрессивная среда.

Колебания температуры в ковше — это отдельная головная боль. Металл у футеровки холоднее, чем в центре, а при переливах возникают локальные переохлаждённые зоны. Без непрерывного контроля эти нюансы просто невозможно отследить.

Иногда кажется, что некоторые технологи до сих пор работают 'по наитию' — смотрят на цвет металла и опытным глазом определяют температуру. Но когда требуются точные показатели для автоматизированных систем доводки, такие методы уже не проходят.

Инфракрасные системы: теория и практика

Переход на инфракрасный мониторинг температуры стал для многих революцией. Но и здесь есть подводные камни. Первые пирометры, которые мы тестировали лет десять назад, постоянно 'слепли' из-за дыма и пара над ковшом. Приходилось ставить системы продувки, но они сами создавали турбулентности, которые искажали показания.

Современные многодиапазонные пирометры уже справляются с этими проблемами. Например, оборудование от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс использует алгоритмы компенсации помех — система анализирует спектр в нескольких диапазонах и отсекает излучение от пара и частиц шлака.

Важный момент — калибровка. Многие забывают, что ИК-пирометры нужно регулярно проверять по эталонным источникам. На одном из заводов полгода работали со смещением на 15°C, пока не провели аудит системы.

Особенности внедрения на производстве

Когда мы устанавливали первую систему непрерывного контроля на разливочной машине, столкнулись с неожиданной проблемой — вибрации от механизмов вызывали расфокусировку оптики. Пришлось разрабатывать специальные демпфирующие крепления.

Ещё один нюанс — расположение измерительных головок. Если поставить слишком близко к металлу — быстро выйдут из строя от тепла, если далеко — потеряется точность. Оптимальное расстояние обычно подбирается экспериментально для каждого конкретного места установки.

Сотрудничая с ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, мы нашли интересное решение — выносные охлаждаемые защитные кожухи с прозрачными сапфировыми окнами. Такая конструкция выдерживает температуры до 200°C в непосредственной близости от ковша.

Анализ данных и интеграция с АСУ ТП

Сам по себе мониторинг в реальном времени бесполезен, если данные не интегрированы в систему управления технологическим процессом. Мы разработали протокол, который передаёт показания температуры непосредственно в блок управления микродобавками.

Интересный эффект обнаружили при анализе исторических данных — оказалось, что скорость остывания металла в ковше зависит не только от температуры окружающей среды, но и от степени износа футеровки. Теперь по градиенту охлаждения можем прогнозировать необходимость ремонта ковша.

На сайте tengyidianzi.ru есть техническая документация по настройке таких систем — там подробно расписаны алгоритмы фильтрации данных для исключения случайных выбросов.

Экономический эффект и перспективы

После внедрения системы непрерывного измерения температуры на МНЛЗ экономия ферросплавов составила 3-5%. Цифра кажется небольшой, но при объёмах производства в миллионы тонн это даёт существенный финансовый эффект.

Сейчас экспериментируем с прогнозными моделями — система на основе текущей температуры и скорости её изменения рассчитывает оптимальное время проведения каждой технологической операции.

Коллеги из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс анонсировали разработку комбинированных систем, которые будут одновременно измерять температуру и химический состав по спектральным характеристикам излучения. Если это реализуют — будет настоящий прорыв в металлургическом контроле.