Непрерывное измерение температуры в стали производстве завод

Если честно, когда слышу про непрерывное измерение температуры в сталелитейных цехах, всегда вспоминаю, как лет десять назад пытались внедрить импортные пирометры на разливке – показания прыгали так, что операторы просто отключали систему. Сейчас, конечно, понимаешь: проблема не в приборах, а в непонимании физики процесса. Металл – не лабораторный объект, тут и шлаковые прослойки, и переменная эмиссионная способность, и эти вечные брызги...

Почему статика убивает точность

Допустим, измеряем температуру в кристаллизаторе МНЛЗ. Типичная ошибка – поставить датчик раз и забыть. А ведь при смене марки стали или скорости разливки непрерывное измерение температуры должно корректироваться в реальном времени. Мы в 2018-м на одном из уральских заводов видели: термопары в футеровке показывали стабильные 1520°C, а по факту перегрев был под 1580°C – потом полтора месяца ушло на зачистку литейных секций от настылей.

Инфракрасные методы тут выигрывают, но со своими нюансами. Например, пирометр с диапазоном 600-1400°C бесполезен для жидкой стали, а для прокатных нагревательных печей – в самый раз. Кстати, специалисты ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как-то показывали расчёты: при отклонении на 20°C от оптимальной температуры прокатки расход энергии на тонну продукции растет на 3-4%. Мелочь? На месячном объёме в 50 тыс. тонн – сотни тысяч рублей.

Самое сложное – не сам замер, а интерпретация данных. Вот график с термопар в подовых трубах нагревательной печи: если температура равномерно падает по всем зонам – это проблема с горелками, а если скачками – вероятно, нарушена газодинамика. Без непрерывного контроля такие нюансы просто упускаешь.

Инфракрасные системы: между мифом и реальностью

Многие до сих пор считают ИК-пирометрию 'ненадёжной игрушкой'. А между тем, современные системы вроде тех, что поставляет ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, работают с поправкой на эмиссионную способность материала и запылённость атмосферы. Помню, на электросталеплавильной печи ЭСПЦ-100 установили их многоканальный пирометр – сначала мастер смены ругался, что показания 'плавают', а потом выяснилось, что система фиксировала моменты подгара электродов.

Ключевой момент – не просто купить дорогой прибор, а правильно его интегрировать. Для конвертерной продувки, например, нужно учитывать факел выходящих газов, для разливки – пары защитных шлаков. Один раз наблюдал курьёз: на машине непрерывного литья закрепили ИК-датчик напротив зоны вторичного охлаждения, а он постоянно запотевал от испарений воды. Пришлось разрабатывать спецкожух с продувкой азотом – мелочь, но без неё вся система бесполезна.

Из последнего опыта: на прокатном стане 3500 внедряли систему мониторинга температуры раската по длине полосы. Оказалось, что при скорости прокатки 8 м/с даже современные пирометры имеют задержку обработки сигнала в 50-80 мс. Пришлось параллельно ставить термопары контактного типа для верификации – без такого дублирования данные для АСУТП были бы бесполезны.

Провалы и находки в автоматизации

В 2021-м пытались сделать полностью автоматизированную систему регулирования температуры в методической печи. Расчёт был простой: непрерывное измерение температуры → ПИД-регулятор → исполнительные механизмы горелок. На практике вышло иначе: при изменении влажности шихты или содержании серы в газе алгоритм сходил с ума. В итоге вернулись к гибридной схеме – автоматика корректирует базовые настройки, но окончательное решение остаётся за оператором.

Интересный случай был на участке травления: хотели использовать пирометры для контроля температуры кислотного раствора, но химические пары быстро выводили из строя оптику. Решение нашли нестандартное – стали монтировать датчики в герметичные кварцевые кожухих с воздушной завесой. Кстати, подобные решения есть в каталоге tengyidianzi.ru – там описаны модификации для агрессивных сред.

Самое сложное – убедить персонал доверять автоматике. Помню, старший вальцовщик на стане 2000 говорил: 'Мне ваш экран не нужен, я по цвету металла температуру определю'. Пока не показали запись, где при одинаковом визуальном свечении реальный разброс температур достигал 70°C – после этого его смена первой начала использовать систему подсказок.

Экономика точного контроля

Многие директора экономят на системах мониторинга, считая это 'вторичным оборудованием'. А потом платят за перерасход газа или ремонт валков. Типичный пример: на одном из заводов при отключении непрерывного измерения температуры в зоне подогрева слитков расход природного газа вырос на 11% за месяц. При нынешних тарифах – это около 2 млн рублей потерь только по одному участку.

Для массовых переделов типа нагревательных колодцев вообще парадокс: термостаты часто калибруют по устаревшим нормативам. Недавно проверяли температуру выдержки алюминиевых сплавов – оказалось, фактические значения на 40-50°C ниже паспортных. После настройки системы от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс не только снизили брак, но и сократили время термообработки на 18%.

Важный нюанс: рентабельность зависит от масштаба. Для малых печей периодического действия достаточно портативных пирометров, а для непрерывных агрегатов типа кольцевых печей обжига нужны распределённые системы. В описании технологий на tengyidianzi.ru хорошо подчёркивают этот момент – там есть и эконом-варианты для мини-заводов, и комплексные решения для крупных комбинатов.

Что в перспективе?

Сейчас активно экспериментируем с беспроводными сенсорными сетями – особенно для труднодоступных зон типа верхних сводов печей. Пока что надёжность оставляет желать лучшего: радиопомехи от мощного оборудования гробят сигнал. Возможно, стоит присмотреться к волоконно-оптическим решениям – у китайских коллег из Шэньян Тэнъи Электроникс есть интересные наработки по термометрии в реальном времени для агрессивных сред.

Заметная тенденция – переход от точечного контроля к распределённому. Вместо трёх-четырёх датчиков на печь теперь ставим десятки измерительных точек с построением тепловых карт. На прокатном стане это позволило выявить неравномерность нагрева по кромкам полосы – та самая проблема, которая вызывала волнообразность готового листа.

Главный вывод за последние годы: непрерывное измерение температуры в сталеплавильном производстве – это не про 'воткнуть и забыть'. Это динамичная система, требующая постоянной адаптации. И если раньше мы думали в категориях 'купить пирометр', то сейчас говорим о создании измерительных контуров с обратной связью – где каждый датчик становится частью технологического алгоритма.