Непрерывное измерение температуры в стали производстве производители

Когда говорят про непрерывное измерение температуры в сталелитейке, многие сразу представляют себе термопары в ковшах — но это лишь часть картины. На самом деле, если брать полный цикл от выплавки до проката, то инфракрасные системы куда критичнее, особенно в зонах, где контактные датчики просто сгорят за смену. Я лет десять назад сам думал, что главное — это точность до градуса, а оказалось, надёжность в запылённом цеху важнее.

Почему инфракрасные системы вытесняют контактные методы

В конвертерном цеху, например, термопара в слитке — это разовый замер, после которого датчик часто идёт в утиль. А вот если поставить ИК-пирометр на кран-балку — он может снимать показания каждые 30 секунд, пока сталь идёт по роликам. Но здесь есть нюанс: дым и пар часто искажают данные. Мы в 2018 году пробовали ставить немецкий пирометр над разливочной машиной — так при выбросе шлака он показывал скачки на 50°C. Пришлось добавлять систему продувки воздухом.

Кстати, про производители — тут важно не путать тех, кто делает лабораторные приборы, и тех, кто заточен под промышленные условия. У первых точность выше, но корпус IP40, а в литейном цеху нужен минимум IP67. Я видел, как на одном из уральских заводов китайский датчик за неделю покрылся окалиной настолько, что стекло стало матовым. Пришлось экранировать его жестяным кожухом.

Сейчас многие переходят на системы типа ThermalERT от LumaSense, но они дорогие. Наш местный аналог — например, разработки ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — иногда даже стабильнее работают в условиях вибрации от прокатных станов. У них в описании как раз указано, что это научно-техническое предприятие с фокусом на непрерывное измерение температуры через инфракрасное излучение — и это не просто слова. Их пирометр ПИР-100 мы тестировали в условиях северного цеха при -25°C, и он выдавал погрешность всего 0.5%.

Ошибки при интеграции систем измерения

Самая частая проблема — это когда технологи ставят датчик по чертежу, но не учитывают тепловые потоки от соседнего оборудования. Был случай на заводе в Череповце: пирометр висел над чистовой группой клетей, но когда включался соседний нагревательный колодец, температура на поверхности проката 'плыла' на 15°C. Оказалось, ИК-луч частично захватывал отражённое излучение от стенки колодца.

Ещё момент — калибровка. Многие думают, что раз инфракрасный прибор, то его раз настроил и забыл. На деле эмиссионная способность стали меняется в зависимости от окалины, и раз в месяц нужно сверяться с переносным калибратором. Мы как-то полгоса работали с завышенными показаниями, пока не обнаружили, что новый сорт стали даёт коэффициент излучения 0.85 вместо 0.95.

Кстати, про ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — они в своих инструкциях отдельно акцентируют, что для каждого типа проката нужно свой коэффициент вбивать. Это кажется очевидным, но на практике 30% сбоев связаны именно с этим.

Практические кейсы из разных стадий производства

В электросталеплавильном цеху самое сложное — это измерение в дуговой печи. Там такие электромагнитные помехи, что даже экранированные кабели не всегда спасают. Мы ставили оптоволоконные системы — дорого, но зато данные стабильные. Правда, само волокно приходится менять раз в полгода из-за термической усталости.

На непрерывной разливке интересный момент: если измерять температуру в кристаллизаторе, то можно спрогнозировать образование раковин. Но тут нужна частота обновления не менее 10 Гц, иначе все процессы уже пройдут. Один раз мы поставили медленный датчик — так он показывал 'идеальную' температуру, а на выходе шлак шел комьями.

В прокатном стане непрерывное измерение температуры критично для управления скоростью валков. Если перед чистовой клетью температура упала ниже 900°C — металл пойдет с трещинами. Мы настраивали каскад из трёх пирометров перед клетью, чтобы усреднять показания. Кстати, ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как раз предлагает такие групповые решения — их блок управления умеет компенсировать затухание сигнала при запылённости.

Что не пишут в технической документации

Ни один производитель не упоминает, что при монтаже нужно учитывать вибрацию от редукторов. Болтовое соединение может открутиться за месяц, если не поставить пружинные шайбы. Мы сейчас все крепления дублируем проволочными стяжками — старый метод, но работает.

Ещё про программное обеспечение — часто заводские IT-специалисты не умеют настраивать фильтрацию помех. В итоге оператор видит на графике 'пилу' и включает ручное управление, сводя на нет всю автоматизацию. Приходится проводить обучение прямо в цеху, на работающем оборудовании.

И да — про 'умные' системы. Сейчас модно говорить про Industry 4.0, но в реальности 70% проблем решаются банальной чисткой оптики. У ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в этом плане продумана конструкция — сдвижная шторка с пневмоприводом, которая сдувает пыль перед каждым замером.

Перспективы и тупиковые ветви развития

Сейчас все увлеклись беспроводными датчиками, но в цеху с металлическими конструкциями связь постоянно рвётся. Пробовали mesh-сети — толку мало, потому что прокатный стан создает экранирующий эффект. Возможно, в будущем появятся решения на ультразвуке, но пока это лабораторные разработки.

А вот что реально нужно — так это системы, которые могут измерять температуру не поверхности, а на глубине до 5 мм. Есть попытки использовать многоспектральные пирометры, но они капризны к настройке. Кстати, в описании ООО Шэньян Тэнъи Электроникс упоминается, что они ведут разработки в этом направлении — интересно, какие у них результаты.

В целом, если говорить про производители из Китая — они за последние пять лет сильно продвинулись в плане качества. Раньше их датчики дрейфовали на 2-3% в год, сейчас держат стабильность как европейские аналоги, но в 1.5 раза дешевле. Главное — требовать полный комплект документации с методиками поверки.