Непрерывное измерение температуры жидкого чугуна завод

Когда говорят про непрерывное измерение температуры в ковше, половина технологов до сих пор представляет термопары в кварцевых чехлах — метод, от которого мы ушли ещё в 2010-х. Реальность сложнее: инфракрасные пирометры сталкиваются с дымом, шлаком и брызгами, а данные должны интегрироваться в систему управления плавкой без задержек.

Почему старые методы не работают

Помню, как на Череповецком комбинате пробовали использовать термопары с алюминиевым покрытием. Казалось бы — защита от агрессивной среды. Но при температуре выше 1450°C алюминий начинал сплавляться с чугуном, показания прыгали с погрешностью до 80 градусов. Лаборанты сутками пересчитывали калибровки, но стабильности не было.

С кварцевыми чехлами другая проблема: при контакте с жидким чугуном кварц трескался уже через 3-4 замера. За месяц цех тратил на чехлы больше, чем на ремонт конвертера. При этом данные всё равно были точечными — между замерами технологи слепли на 20-30 минут.

Сейчас анализирую те случаи — ошибка была в подходе. Мы измеряли температуру как отдельную операцию, а не как часть технологического процесса. Переломный момент наступил, когда познакомился с разработками ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их пирометры изначально проектировались для работы в условиях постоянного задымления.

Инфракрасные системы в реальных условиях

Первые испытания инфракрасного пирометра ТЭП-7Х на разливочной машине показали неожиданную проблему: колебания уровня шлака создавали помехи. Датчик фиксировал не температуру чугуна, а температуру шлаковой корки. Пришлось разрабатывать алгоритм фильтрации — он анализирует спектральные характеристики излучения и отсекает сигналы от оксидов.

Вот деталь, которую редко учитывают: угол установки пирометра критически важен. Если направить его перпендикулярно потоку металла, пар от охлаждающихся брызг искажает показания. Мы устанавливаем датчики под углом 15-20 градусов к поверхности — это снижает погрешность на 2-3%.

Система требует калибровки не по эталонному пирометру, а по реальным образцам. Мы брали пробы чугуна одновременно с фиксацией показаний, затем сравнивали данные лабораторного анализа. Оказалось, что для разных марок чугуна нужны разные коэффициенты коррекции — особенно для высококремнистых составов.

Интеграция с системой управления

Самое сложное — не измерить, а передать данные в режиме реального времени. На Магнитогорском МКК пробовали использовать Wi-Fi-передатчики — помехи от электропечей делали связь нестабильной. Перешли на оптоволокно, но его приходилось менять каждый квартал из-за термической деградации.

Сейчас ООО Шэньян Тэнъи Электроникс предлагает комбинированное решение: данные по проводу идут до щитовой, а дальше — через оптоволокно. Важно, что система сохраняет локальную буферизацию — если связь прерывается, данные не теряются, а передаются пачкой при восстановлении.

Интеграция с АСУ ТП требует специальных драйверов. Мы разработали модуль для Siemens Step7, который преобразует температурные данные в сигналы для системы управления дутьём — это позволяет автоматически корректировать режим продувки кислородом.

Практические сложности эксплуатации

Обслуживание оптики — отдельная головная боль. На линзах постоянно оседает мелкодисперсная пыль с содержанием цинка и свинца. Стандартные системы продувки воздухом не всегда справляются — частицы спекаются. Приходится каждую смену проверять прозрачность окна, иногда — вручную протирать специальным раствором.

Калибровка ?на горячую? — ещё один нюанс. Техники часто пытаются калибровать систему на остывающем чугуне, но это даёт погрешность. Мы разработали методику калибровки в момент выпуска металла из печи — когда температура наиболее стабильна.

Зимой добавляется проблема конденсата. Датчики, установленные на крыше разливочного пролёта, покрываются инеем. Пришлось проектировать подогреваемые кожухи с термостабилизацией — без этого в морозы показания плавали на 40-50 градусов.

Экономика внедрения

Когда считаем окупаемость, учитываем не только стоимость оборудования. На Череповце после внедрения системы непрерывного измерения температуры удалось снизить перерасход ферросплавов на 1,7% — это дало экономию около 3 млн рублей в месяц только на одной печи.

Сократился и брак — раньше из-за неточного контроля температуры мы получали до 8% отливок с недопустимой твёрдостью. Сейчас этот показатель не превышает 1,5%.

Но есть и скрытые затраты: обучение персонала, адаптация регламентов, доработка ПО. Полная окупаемости проекта занимает 12-18 месяцев — в зависимости от масштаба производства.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многоточечными ИК-системами — они позволяют строить температурную карту всего ковша. Это особенно важно для больших ковшей 140-180 тонн, где перепад температуры между центром и стенками может достигать 30°C.

Интересное направление — совмещение данных о температуре с данными о химическом составе в реальном времени. Если знать не только температуру, но и текущее содержание углерода, можно точнее прогнозировать поведение металла при разливке.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru недавно появилась информация о новых разработках — системы с ИИ-анализом тепловых паттернов. Пока непонятно, насколько это применимо в наших условиях, но планируем испытания в следующем квартале.