Оптимизация температурного режима сталеплавильного процесса заводы

Когда говорят про температурный режим в сталеплавилке, многие сразу думают про термопары в откосе или стандартные пирометры. Но на практике всё сложнее — я не раз видел, как на одном из уральских заводов перегревали плавку из-за слепого доверия к устаревшим датчикам. Реальная оптимизация начинается с понимания, что температура в зоне расплава и в верхней части агрегата — это два разных мира, и сводить их к одному показателю просто преступно.

Почему классические методы замеров нас подводят

Вспоминается случай на ММК, где мы полгода бились над стабильностью хрома в нержавейке. Термопара в футеровке показывала 1620°C, а по факту в ванне были локальные зоны до 1680°C — отсюда и выгорание легирующих. Пришлось признать: точечные замеры не отражают реальную картину тепловых потоков.

Особенно критично это в дуговых печах с неравномерным подводом энергии. Я всегда привожу пример с 'холодными углами' — зонами у электродов, где температура может быть на 50-70°C ниже, чем в центре ванны. Если варить сталь только по показаниям центрального датчика, в готовом слитке гарантированно получим химическую неоднородность.

Сейчас многие переходят на непрерывное измерение температуры через инфракрасные системы — но и здесь есть нюансы. Например, задымленность над зеркалом ванны может 'съедать' до 15% точности. Мы на Череповецком меткомбинате через неделю таких замеров обнаружили, что реальные колебания в процессе выпуска достигают 40°C вместо декларируемых 20°C.

Инфракрасные технологии: где мы ошибались и что вынесли

Когда в 2018 году мы тестировали первую ИК-систему от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', то совершили типичную ошибку — установили камеру напротив рабочего окна без учёта заслонки. В итоге каждые 12 минут при закрытии затвора теряли данные. Пришлось переделывать крепление со смещением на 30 градусов — мелочь, а влияет кардинально.

Их же разработка для непрерывного измерения температуры в конвертерах оказалась сложнее в настройке, но дала неожиданный бонус: мы впервые увидели динамику нагрева футеровки в реальном времени. Это позволило скорректировать график подогрева доломита — экономия по огнеупорам вышла около 7% в год.

Кстати, их сайт https://www.tengyidianzi.ru мы использовали не для заказа, а для изучения технической базы — там есть расчёты по погрешностям при разной запылённости. Цифры вроде 2.3% при видимости 5 метров — не маркетинг, а реальные данные, которые мы проверяли нашими эталонными термопарами.

Практические кейсы: от провалов к успехам

На НЛМК пробовали внедрить систему тепловидения на основе немецкого оборудования — вышло в 3 раза дороже расчётного, а стабильность данных была только при идеальных условиях. Перешли на комбинированное решение: базовые датчики от Тэнъи Электроникс плюс наша доработка по фильтрации помех от электромагнитных полей.

Самое сложное — не сам замер, а интерпретация данных. Мы месяц строили тепловые карты плавильной зоны, прежде чем поняли закономерность: при снижении температуры ниже 1580°C начинается лавинообразное налипание шлака на стенки. Теперь это — контрольная точка для оператора.

Иногда простые решения работают лучше сложных. Например, установка дополнительных ИК-датчиков на желобах позволила сократить перепад температуры между печью и ковшом с 25°C до 8°C. Но пришлось повозиться с системой охлаждения головок — стандартные обдувы не выдерживали жара от жидкого металла.

Оборудование и его адаптация к нашим условиям

Российские заводы — не полигон для лабораторных испытаний. Вибрация от кранов, постоянная запылённость, перепады напряжения... Оборудование для непрерывного измерения температуры должно это выдерживать. В ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' быстро отреагировали на наши замечания по пылезащите — прислали модифицированные кожухи с принудительной продувкой.

Важный момент — калибровка. Мы раз в квартал проводим сравнительные замеры эталонным погружным зондом. За 2 года эксплуатации системы отклонение не превысило 1.8°C — для промышленных измерений это отличный результат.

Сейчас тестируем их новую разработку — многозональный контроль одновременно в плавильной и выпускной зонах. Пока сыровато: задержка передачи данных между камерами достигает 0.3 секунды, что критично для коротких плавок. Инженеры обещают исправить к следующему месяцу.

Что в итоге влияет на экономику процесса

Главное — не точность до градуса, а стабильность режима. Когда мы снизили колебания температуры с ±35°C до ±12°C, расход ферросплавов упал на 4%, а стойкость футеровки выросла на 11%. Это дало экономию больше, чем всё остальные оптимизационные мероприятия вместе взятые.

Многие недооценивают косвенные эффекты. Например, при стабильном тепловом режиме сократилось количество доводок металла в ковше — высвободилось 2 печи-ковша из 8, которые теперь работают на увеличение объёма производства.

Сейчас считаем экономику по новому проекту — внедрение прогнозной аналитики на основе тепловых данных. Если всё сработает, сможем предсказывать необходимость ремонта футеровки за 10-15 плавок до критического износа. Но это уже тема для отдельного разговора...