Непрерывное измерение температуры жидкой стали с помехозащищённостью завод

Когда говорят про непрерывное измерение температуры в сталелитейном цеху, многие сразу думают о термопарах. Но в реальности с жидкой сталью это не работает — расплав просто съедает щуп за пару замеров. Приходится искать неконтактные методы, а там своя головная боль: дым, пыль, брызги шлака... И главное — электромагнитные помехи от дуговых печей, которые губят любую электронику. Вот где начинается настоящая битва за точность.

Почему инфракрасные пирометры не панацея

Сначала мы пробовали стандартные инфракрасные пирометры — казалось бы, логичное решение для бесконтактного замера. Но на практике оказалось, что они сходят с ума от тепловых помех. Представьте: вокруг раскалённые стенки ковша, пар от шлака, летящие брызги... Пирометр видит не температуру металла, а усреднённую картину всей этой каши. Погрешность доходила до 50–70°C, что для контроля плавки неприемлемо.

Помню, на одном из заводов в Липецке инженеры месяцами бились с калибровкой, пока не осознали главное: нужно не просто измерять ИК-излучение, а отсекать всё лишнее. Тут и пригодился опыт ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их разработки как раз заточены под фильтрацию паразитных сигналов. Но об этом позже.

Ещё одна проблема — оптические окна. Загрязняются моментально, особенно в зоне разливки. Приходилось ставить системы продувки воздухом, но это помогало лишь частично. В итоге поняли: без многоточечного измерения и алгоритмов компенсации помех не обойтись.

Как электромагнитные помехи влияют на точность

Дуговые печи — главные враги измерительной техники. При работе возникают импульсы напряжённостью до 2000 В/м, которые пробивают даже экранированные кабели. Первые наши системы выходили из строя через неделю — датчики начинали ?врать? на 100–150°C.

Пришлось разрабатывать спецкорпуса с двойным экранированием и ферритовыми фильтрами. Интересно, что помогли наработки из авиационной промышленности — там тоже борются с ЭМ-помехами. Но в цеху условия жёстче: вибрация, перепады влажности, химически агрессивная среда.

Сейчас в непрерывном измерении температуры используем дифференциальные схемы подключения и оптоволоконные линии передачи данных. Это дороже, но зато сигнал не искажается. Кстати, на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть хорошее описание таких решений — там видно, что люди реально сталкивались с проблемами на производстве.

Особенности работы с жидкой сталью

Температура в 1600–1650°C — это не просто цифра. При такой теплоте начинаются интересные эффекты: например, оптические свойства шлакового покрова меняются в зависимости от химического состава. Если не учитывать это в алгоритмах, систематическая ошибка обеспечена.

Мы как-то поставили эксперимент на ММК: сравнивали показания нашей системы с контрольными замерами термопарой (быстро погружали и сразу извлекали). Оказалось, что при содержании марганца выше 1.5% нужно вводить поправку на 20–25°C. Без этого литейщики не доверяли автоматике — справедливо.

Ещё важный момент — положение датчика относительно струи. Если ставить прямо над потоком, брызги быстро выводят оптику из строя. Пришлось разрабатывать выносные конструкции с принудительным охлаждением — вода + воздух. Но тут своя опасность: при нарушении герметичности пар гарантированно убьёт измерения.

Практические решения от Тэнъи Электроникс

В последние годы активно сотрудничаем с ООО Шэньян Тэнъи Электроникс. Их подход к помехозащищённости impressed меня — они не просто экранируют корпуса, а проектируют всю систему как единый комплекс. От датчика до программного обеспечения.

Например, их модель TY-ILT-7 использует два независимых канала измерения: основной и контрольный. Если разница в показаниях превышает порог, система автоматически переходит на резервный алгоритм. Это спасает при внезапных электромагнитных всплесках.

Ещё у них грамотно реализована компенсация запылённости. Датчик периодически проводит самодиагностику, измеряя прозрачность оптического тракта. Если видит ухудшение — корректирует коэффициенты. Не идеально, но работает стабильнее, чем у конкурентов.

Ошибки монтажа и их последствия

Самая частая проблема на старте — неправильная установка датчиков. Как-то на заводе в Череповце смонтировали систему в 15 метрах от печи, решив, что так надёжнее. В итоге получили погрешность из-за теплового дрожания воздуха — показания плавали на 40–50°C.

Пришлось переделывать, размещая датчики в 3–5 метрах с принудительным воздушным охлаждением. Важный нюанс: охлаждающий воздух должен быть сухим и чистым, иначе на оптике появится конденсат или плёнка пыли.

Другая история — кабельные трассы. Прокладывали рядом с силовыми линиями, экономя на металлорукавах. Результат — наводки сдвигали ноль измерительной схемы. Теперь всегда используем раздельные каналы и экранирование даже для коротких участков.

Что даёт непрерывный контроль на практике

Когда система работает стабильно, экономический эффект становится заметен быстро. На примере Нижнетагильского комбината: после внедрения непрерывного измерения температуры жидкой стали удалось снизить перерасход ферросплавов на 3–5% и сократить время плавки на 7–10 минут.

Но главное — стабильность качества. Раньше, при ручных замерах, оператор мог пропустить момент перегрева. Теперь же система автоматически даёт сигнал на выпуск, когда достигается оптимальная температура. Особенно важно для ответственных марок стали.

Интересно, что литейщики сначала сопротивлялись — не доверяли ?автоматам?. Но когда увидели, что система точно предсказывает момент затвердевания в изложницах, отношение изменилось. Теперь сами просят расширить функционал.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многоспектральными методами — измеряем не в одном, а в нескольких ИК-диапазонах. Это позволяет точнее компенсировать влияние шлаковой плёнки и брызг. Пока дорого, но точность повышается на 15–20%.

Ещё одно направление — интеграция с системами управления печью. Когда непрерывное измерение температуры становится частью контура автоматического регулирования, получается полностью закрыть технологический цикл. Правда, тут нужна сверхнадёжная аппаратура — сбои недопустимы.

Компания ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как раз анонсировала новую разработку — TY-ILT-9 с функцией самокалибровки. Если это действительно работает, будет прорыв. Но пока осторожно оцениваю — в сталелитейке все обещания нужно проверять месяцами эксплуатации.