Оборудование для точечного измерения температуры жидкого чугуна

Когда речь заходит об измерении температуры жидкого чугуна, многие сразу представляют себе стандартные инфракрасные пирометры — но в реальности всё сложнее. Наш опыт показывает, что большинство ошибок возникает из-за непонимания физики процесса: чугун не просто раскалённая масса, а сложная среда с выбросами частиц, изменяющейся излучательной способностью и агрессивной химией. Вот где обычные методы дают сбой.

Почему стандартные пирометры не справляются с жидким чугуном

Помню, как на одном из заводов под Челябинском пытались использовать серийный инфракрасный пирометр для контроля температуры в ковше. Показания прыгали на 50-70 градусов, операторы постоянно корректировали параметры плавки. Позже выяснилось — устройство не учитывало образование оксидной плёнки на поверхности металла, которая радикально меняет коэффициент излучения. Типичная ошибка при выборе оборудования для точечного измерения температуры жидкого чугуна — игнорирование эмиссионных характеристик конкретного сплава.

Ещё один нюанс — тепловые помехи от окружающего оборудования. При измерении в зоне разливочного пролёта показания искажались из-за излучения от соседних разогретых желобов. Пришлось разрабатывать систему с узкополосными фильтрами, настроенными именно на спектральные характеристики жидкого чугуна. Кстати, именно такие решения сейчас предлагает ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их пирометры изначально калибруются под металлургические среды.

Важный момент — скорость отклика. При выпуске металла из домны температура изменяется буквально за секунды. Обычные пирометры с временем отклика 1-2 секунды уже бесполезны. Нужны специализированные модели, где этот параметр не превышает 200-300 мс. Мы тестировали на https://www.tengyidianzi.ru модель TR-12A — её время отклика 150 мс как раз подходит для таких условий.

Критичные параметры при выборе оборудования

Диапазон температур — казалось бы, очевидный параметр, но здесь есть подвох. Для жидкого чугуна нужен диапазон °C, но с запасом до 1800°C. Почему? При нарушении технологии плавки возможны локальные перегревы, особенно в зоне электродов. Стандартные пирометры на 1500°C просто 'ослепнут' в таких условиях.

Оптическое разрешение — ещё один ключевой фактор. Для точечного измерения в потоке металла соотношение D:S должно быть не менее 100:1. Иначе в измерение будут попадать брызги шлака или стенки желоба. На практике оптимальным считается значение 150:1 — как в пирометрах серии TY-4000 от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс.

Защита от запыления — отдельная история. В цехе конвертерного производства концентрация пыли такова, что обычные оптические окна покрываются налётом за 2-3 часа. Приходится использовать системы продувки очищенным воздухом или специальные сменные защитные стекла. Кстати, у китайских коллег из Шэньян Тэнъи Электроникс есть интересное решение — вращающиеся защитные мембраны с автоматической очисткой.

Практические кейсы внедрения

На Магнитогорском меткомбинате два года назад устанавливали систему непрерывного контроля температуры в миксере. Использовали комбинацию стационарных пирометров и мобильных переносных устройств. Интересно, что стационарные датчики показывали стабильные значения, а переносные — скачки до 40 градусов. Оказалось, виной угол измерения — при изменении положения всего на 10 градусов показания уже искажались из-за отражений от шлаковой корки.

На Новолипецком комбинате столкнулись с проблемой калибровки. Заводские настройки пирометров не учитывали специфику местного сырья — содержание марганца и фосфора в чугуне отличалось от стандартного. Пришлось разрабатывать индивидуальные поправочные коэффициенты. Именно тогда обратились к ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их инженеры предложили систему адаптивной калибровки под конкретную шихту.

Самая сложная задача — измерения в зоне выпуска из доменной печи. Здесь кроме температурных помех добавляется вибрация, высокая влажность и агрессивные газы. Стандартное оборудование выходило из строя через 2-3 месяца. Специализированные модели с усиленной защитой IP67 и виброустойчивостью от 5g работают уже больше года — как раз такие делает Шэньян Тэнъи Электроникс по индивидуальным заказам.

Типичные ошибки эксплуатации

Самая распространённая ошибка — неправильная установка оптического окна. Его нужно располагать строго перпендикулярно потоку металла, но многие монтажники пренебрегают этим. В результате — погрешность до 15% даже на дорогом оборудовании. Проверяйте углы установки каждую смену — это проще, чем потом переделывать замеры.

Забывают про температурную компенсацию самого прибора. Пирометр работает в цехе с температурой от -30°C зимой до +45°C летом. Без термостатирования электроники показания будут 'плавать'. В новых моделях, например от https://www.tengyidianzi.ru, встроена система термостабилизации — но старые образцы требуют дополнительного обогрева/охлаждения.

Игнорирование профилактики оптики. В металлургическом цехе на линзах оседает не только пыль, но и металлическая взвесь. Через 2-3 недели прозрачность падает на 30-40%. Нужна ежесменная очистка специальными растворами — обычный спирт не справляется с металлическими частицами.

Перспективы развития технологии

Сейчас идёт активное внедрение многодиапазонных пирометров — они измеряют температуру одновременно в нескольких спектральных диапазонах. Это позволяет компенсировать ошибки из-за изменения излучательной способности. ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как раз анонсировала такую разработку в прошлом квартале — модель MRT-5 с тремя независимыми каналами измерения.

Интересное направление — совмещение пирометрии с лазерным сканированием поверхности. Это помогает не только точно измерять температуру, но и контролировать распределение тепла по сечению потока. Пока такие системы дороги, но на ответственных участках уже окупаются за счёт повышения точности контроля.

Автоматизация калибровки — следующий шаг. Сейчас большинство систем требуют ручной калибровки по эталонному образцу. Разрабатываются системы с автоматической коррекцией показаний на основе анализа химического состава металла в реальном времени. Это особенно актуально для оборудования для точечного измерения температуры жидкого чугуна при переходе на другую марку чугуна.

Выводы и рекомендации

Подбирая оборудование, всегда требуйте тестовые испытания именно на вашем производстве. Паспортные характеристики — это одно, а реальная работа в условиях цеха — совсем другое. Особенно важно проверить устойчивость к электромагнитным помехам — рядом работают мощные преобразователи частоты.

Не экономьте на системе охлаждения и продувки. Лучше потратить на 10-15% больше при покупке, чем менять вышедший из строя пирометр через полгода. Кстати, у Шэньян Тэнъи Электроникс есть хорошие комплекты дополнительной оснастки — проверено на трёх производствах.

И главное — обучайте персонал. Самый совершенственный пирометр будет бесполезен, если оператор не понимает физику измерений. Проводите регулярные семинары — иногда простой разбор типовых ошибок даёт больше, чем замена оборудования.