Непрерывное измерение температуры в стали производстве заводы

Когда говорят про непрерывное измерение температуры в цехах, многие до сих пор представляют оператора с ручным пирометром у желоба. Но на современных мини-заводах, где плавка идет циклами по 40 минут, такой подход — как стрелять из рогатки по танку. Проблема даже не в точности, а в том, что ты не видишь динамики нагрева слитка в печи или тепловую картину по всей длине прокатного стана.

Эволюция методов контроля

Начинали мы лет десять назад с пирометров IMPAC IS 50 — немецкая техника, надежная, но точечная. Ставили на разливке для контроля температуры кристаллизатора. Показания стабильные, но как только нужно было отследить перепад по длине слитка — уже требуются 3-4 прибора, плюс синхронизация данных. И это только на одном участке.

Потом перешли на сканирующие системы от компании ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их инфракрасные тепловизоры серии TY-R специально для металлургии. Первый опыт был на прокатном стане 850 в Череповце. Монтировали камеру над рольгангом после чистовой группы клетей. Важно было поймать момент, когда полоса выходит из валков — здесь температура поверхности критична для качества окалины.

Сложность была не в самом измерении, а в калибровке под эмиссионную способность стали. При прокатке она постоянно меняется из-за окисления, да и вода с окалиной вносят помехи. Пришлось делать поправочные коэффициенты для разных марок стали — отдельно для арматуры, отдельно для листового проката.

Интеграция с АСУ ТП

Когда данные с тепловизоров начали стекаться в систему управления, открылась интересная картина. На участке нагревательных печей выяснилось, что термопары в своде показывают на 20-30°C меньше, чем реальная температура заготовки в зоне томильного участка. Это приводило к перерасходу газа и неравномерному прогреву.

Система непрерывного измерения температуры TY-R-400 от 'Тэнъи Электроникс' позволила строить тепловые карты заготовок в реальном времени. Обнаружили, что в углах печи образуются холодные зоны — заготовки там недогревались, что потом сказывалось на качестве прокатки. Пришлось перенастраивать горелки.

Самое ценное — появилась возможность прогнозировать термические напряжения в слитках. На МНЛЗ это критически важно — вовремя заметить перегрев в средней зоне слитка и скорректировать скорость разливки. Раньше такие проблемы обнаруживали только по трещинам на готовой продукции.

Практические сложности внедрения

С инфракрасными системами вечно проблемы с оптикой — пыль, пары масла, брызги воды. На разливке за смену защитное стекло тепловизора покрывается таким слоем шлаковой пыли, что через 2 часа показания уже не те. Пришлось разрабатывать систему продувки сжатым воздухом с фильтрами осушки.

Еще момент — вибрация. На станах горячей прокатки камеры трясет так, что изображение плывет. Крепления пришлось делать с демпферами, плюс программная компенсация колебаний. Кстати, у китайских коллег из 'Шэньян Тэнъи Электроникс' оказались хорошие решения по стабилизации изображения — видимо, опыт работы на прокатных станах с высокой скоростью.

Калибровка — отдельная история. Раз в месяц обязательно проверяем по эталонному источнику излучения. Замечал, что после летней эксплуатации в цехах с высокой влажностью показания начинают 'уплывать' на 1-2%. Видимо, сказывается наводка на электронику.

Экономика процессов

Когда начали анализировать данные за год работы системы непрерывного контроля, цифры удивили. На участке нагревательных печей экономия газа составила 3-4% только за счет оптимизации температурного профиля. А главное — снизился процент брака по термическим дефектам с 1.8% до 0.6%.

На непрерывной разливке эффект еще заметнее. Раньше скорость литья выставляли 'с запасом' — боялись перегрева стали в промежуточном ковше. С системой мониторинга температуры в реальном времени смогли увеличить скорость на 7-10% без риска для качества.

Окупаемость проекта по системе от 'Тэнъи Электроникс' вышла около 14 месяцев — считая не только оборудование, но и монтаж, настройку, обучение персонала. Для металлургии это хороший показатель.

Перспективы развития

Сейчас экспериментируем с распределенными системами измерений — когда на одном производственном потоке стоит несколько тепловизоров, объединенных в общую сеть. Данные с разливки, прокатки и термообработки сводятся в единую базу. Это позволяет отслеживать температурную историю изделия от жидкой стали до готового проката.

Интересное направление — совмещение тепловизоров с системами технического зрения. На горячем прокате это позволяет одновременно контролировать и температуру, и геометрию полосы. Правда, пока сложно с синхронизацией данных — разные частоты опроса камер.

Коллеги из 'Шэньян Тэнъи Электроникс' анонсировали новую разработку — тепловизоры с водяным охлаждением для установки непосредственно у технологических агрегатов. Если это решит проблему перегрева электроники в цехах с температурой среды до 80°C, будет прорыв. Особенно для малых печей, где нет места для вынесенной оптики.

Выводы и рекомендации

Главный урок за эти годы — непрерывное измерение температуры это не про замену термопар, а про создание целостной тепловой картины процесса. Одни точки измерений ничего не дают, нужна система.

При выборе оборудования советую обращать внимание не на паспортную точность, а на стабильность показаний в условиях конкретного производства. Некоторые импортные тепловизоры показывают фантастические ±0.5%, но через месяц работы в цехе требуют юстировки.

Из российских поставщиков неплохо зарекомендовала себя ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их оборудование изначально проектировалось для тяжелых условий металлургических цехов. В описании на сайте https://www.tengyidianzi.ru прямо указано, что техника адаптирована для работы при повышенных температурах и вибрациях.

Внедрять системы непрерывного контроля лучше поэтапно — начать с одного критического участка, отработать методики, обучить персонал, а потом масштабировать. И обязательно предусматривать резервирование каналов измерений — в металлургии простои дороже любого оборудования.