Оперативный мониторинг температуры жидкой стали

Когда говорят про оперативный мониторинг температуры, многие представляют себе просто термопары в ковше — а на деле это целая система, где каждая секунда простоя стоит тонн недовложенной легировки или пережога. Вот смотрю на графики с МНЛЗ, и опять всплывает старая проблема: замеры в зоне вторичного охлаждения идут с запаздыванием, а оператор пытается ?на глаз? скорректировать скорость вытягивания. Именно тут многие цеха проваливаются, думая, что раз плавка пошла — температура уже не так критична.

Почему инфракрасные пирометры вытесняют контактные методы

Раньше в нашем КХП стояли щупы с термопарами — да, надёжно, но каждый контакт с шлаком или брызгами металла сокращал жизнь датчика на 2–3 плавки. Перешли на бесконтактные пирометры — сначала скептически, мол, излучение пыли и паров мешает. Но оказалось, что современные двухволновые модели типа ИК-техники от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс справляются даже в условиях запылённости разливки.

Кстати, их пирометр серии T-RAY мы тестировали в конвертерном цеху — не без косяков, конечно. Например, при резком падении температуры в промежуточном ковше из-за шлаковой корки прибор сначала завышал показания. Пришлось калибровать под реальные окна прозрачности в ИК-диапазоне. Но после настройки удалось снизить разброс до ±3°C, что для литья заготовки — уже победа.

И вот что важно: оперативный контроль — это не просто цифра на экране. Это связка ?пирометр — АСУ ТП — мешалка в ковше?. Если один элемент проседает, вся система идёт вразнос. Как-то раз забыли вовремя заменить оптическое окно пирометра — и за сутки три плавки ушли с недоводом по температуре. Потери по хромоникелевым сплавам тогда посчитали — получилось дороже, чем годовой запас этих самых окон.

Ошибки калибровки и чем это аукается в литье

Калибруют часто по ?условному чугуну? — а потом удивляются, почему в реальной стали показания плывут. Нам пришлось разработать свой регламент, с поправками на спектральную излучательную способность именно для низкоуглеродистых марок. Спецы с tengyidianzi.ru подсказали, что их приборы уже заточены под диапазон 1400–1650°C, но локальная калибровка всё равно нужна — хоть раз в смену.

Особенно критично это для непрерывной разливки. Помню, в 2021-м на МНЛЗ-2 поставили автоматическую систему мониторинга с их оборудования — и первые две недели бригада не доверяла данным, продолжала делать замеры вручную. Пока не увидели, что при отключении Аргона пирометр чётко ловит просадку температуры за 10 секунд до начала закупорки сталепровода.

А вот провальный кейс: пытались сэкономить на сервисном обслуживании пирометров — чистили оптику подручными средствами. Через месяц коэффициент поглощения скакал на 7–8%, пришлось экстренно останавливать машину литья из-за риска образования раковин в слитках. Теперь только специализированные клининговые наборы, да и то с актированием каждого чиста.

Как интеграция с АСУ ТП меняет подход к контролю

Раньше оператор смотрел на пирометр и вручную вводил поправки в систему охлаждения. Теперь же данные с инфракрасных датчиков напрямую идут в контроллеры МНЛЗ — это снизило человеческий фактор, но породило новые риски. Например, при скачке напряжения в сети пирометр может выдавать аномалии, а АСУ ТП тупо их отрабатывает — был случай, когда из-за этого перекрыли воду на секции вторичного охлаждения, чуть не сорвали слиток.

Компания ООО Шэньян Тэнъи Электроникс здесь дала интересное решение — их софт умеет фильтровать кратковременные выбросы по алгоритму скользящего среднего, но без задержки по времени. Мы тестировали это на участке подачи стали к МНЛЗ — при искусственном создании помех система корректно игнорировала артефакты до 0.8 секунды.

И всё же идеальной автоматизации нет — до сих пор держим дублирующий пост с аварийными термопарами. Особенно для ответственных марок, где даже 5°C перегрева ведут к изменению структуры стали. Кстати, их техдокументация честно предупреждает: при работе с высоколегированными сплавами нужна индивидуальная калибровка под каждый состав. Не все это читают, к сожалению.

Полевые испытания в условиях российской металлургии

Когда мы первый раз заказывали комплект оборудования у Шэньян Тэнъи Электроникс, сомневались — выдержит ли электроника вибрацию от большегрузных кранов? Оказалось, их исполнение с антивибрационными креплениями и пылезащитой IP65 вполне работоспособно даже в зоне разливки. Хотя блоки обработки сигнала пришлось выносить за пределы цеха — сказывались наводки от преобразователей частоты.

Зато какой выигрыш по времени получили! Раньше замер температуры от взятия пробы до получения результата занимал до 4 минут. Сейчас оперативный мониторинг даёт данные онлайн — это позволило сократить время на доводку металла в ковше на 12–15%. Для цеха с месячным выпуском 80 тыс. тонн — экономия в миллионы рублей только на электродах и газе.

Правда, были и курьёзы. Как-то зимой при морозе -35°C пирометр начал занижать показания — выяснилось, что конденсат в оптическом тракте замерзал мелкими кристаллами. Пришлось проектировать подогрев продуваемым воздухом — теперь это стандартная опция для всех наших новых установок.

Что в итоге даёт система оперативного контроля

Если раньше мониторинг температуры жидкой стали был скорее отчётной формальностью, то сейчас это инструмент прямого влияния на себестоимость. Например, при переходе на непрерывное литье слябов мы смогли отказаться от промежуточного нагрева в печах — просто потому, что точно держим температурный профиль по всей длине разливки.

Технологи с опытом до сих пор ворчат, что ?электронным глазам? не доверяют — но когда видят, как система заранее предупреждает о начале кристаллизации в сталепроводе, замолкают. Кстати, по данным с их же сайта, их разработки в области непрерывного измерения температуры используются на 17 металлургических предприятиях в СНГ — и это только официальная статистика.

Вывод? Без современного оперативного мониторинга сегодня просто не выжить в конкурентной борьбе — особенно с учётом требований к чистоте металла и точности химсостава. Но слепо верить даже самому продвинутому оборудованию нельзя — только сочетание автоматики с опытным взглядом сталевара даёт по-настоящему стабильный результат.