Оптимизация температурного режима сталеплавильного процесса производители

Если честно, когда слышу про 'оптимизацию температурного режима', всегда вспоминаю технологов, которые пытаются выжать из процесса лишние полпроцента выхода годного, но при этом забывают, что перегрев в зоне отстоя шлака сводит на нет все усилия. У нас на КМК в 2018-м как раз горел футеровка из-за такой 'оптимизации' — экономили на пирометрах, а в итоге выплавили партию с трещинами в слябах.

Где кроются реальные проблемы контроля температуры

Стандартная ошибка — пытаться стабилизировать температуру по единой точке замера. На деле в 160-тонной печи разброс между зоной загрузки лома и зоной продувки кислородом может достигать 80°C. Особенно критично при работе с легированными марками, где даже 15-градусное отклонение в зоне выпуска приводит к изменению структуры стали.

На одном из заводов Урала видел, как лаборанты вручную снимали замеры оптическим пирометром раз в 20 минут. Пока данные обрабатывали, температура в ванне уже успевала 'убежать'. Современные системы типа непрерывного измерения температуры должны работать в режиме реального времени, но многие производства до сих пор используют устаревшие методы.

Кстати, про инфракрасного излучения технологии — не все понимают, что для точных замеров нужна не просто регистрация ИК-сигнала, а учет запыленности, паров и колебания уровня шлака. Как-то пробовали внедрить немецкий пирометр без адаптации под наши условия — в итоге датчик забивался окислами за две плавки.

Практические кейсы внедрения систем мониторинга

В 2021 году на ЭСПЦ 'Северстали' устанавливали комплекс от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — там использовали многоканальные ИК-датчики с автоматической коррекцией показаний. Интересно было наблюдать, как технологи сначала сопротивлялись ('и так визуально определяем'), но после анализа статистики признали, что 23% плавок шли с пережогом.

Ключевой момент — калибровка под конкретную марку стали. Для нержавейки AISI 304, например, приходилось настраивать спектральный диапазон 3.9 мкм, иначе погрешность достигала 40°C. На их сайте tengyidianzi.ru есть технические заметки по этому поводу, но в жизни все сложнее — приходится учитывать износ футеровки и изменение химсостава шихты.

Самое сложное — не сам замер, а интеграция данных в систему управления печью. Когда мы подключали сталеплавильного процесса автоматизацию, три недели ушло только на то, чтобы согласовать протоколы обмена между российским АСУ ТП и китайским оборудованием. Зато теперь при отклонении более 25°C система сама корректирует подачу газа.

Ошибки при выборе оборудования

Часто закупают пирометры с диапазоном до 2000°C, хотя для большинства марок достаточно 1750°C. Избыточный диапазон снижает точность в рабочей зоне — проверяли на дуговой печи ДСП-100, где при переходе на низколегированные стали стали получать расхождение в 12°C с лабораторными термопарами.

Еще один нюанс — расположение датчиков. Ставить напротив электродов бессмысленно — локальные перегревы искажают картину. Лучше монтировать в зоне слива шлака, но там выше риск повреждения. У ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в последних моделях используют выдвижные кронштейны с водяным охлаждением — решение рабочее, хотя обслуживание сложновато.

Запомнился случай на ММК, где сэкономили на системе продувки оптики — за смену на линзах оседала такая смесь пыли и конденсата, что через 4 часа показания начинали 'плыть'. Пришлось допиливать местными силами — установили форсунки с аргоном.

Влияние на экономику процесса

Когда удалось выйти на стабильный температурный режим в конвертере, расход ферросплавов снизился на 3-7% в зависимости от марки. Но главная экономика — в сокращении брака. Раньше на разогрев до 1650°C уходило 12-15 минут, теперь держим 1600±10°C — и время плавки сократилось на 8%.

Многие не считают затраты на перегрев. А зря — каждый лишний градус выше 1630°C для конструкционных сталей — это +0.8% к расходу электродов и +1.2% к эрозии футеровки. За месяц на среднем цехе перерасход достигает 400+ тысяч рублей.

Интересно, что оптимальная температура не всегда совпадает с технологическими картами. Для стали 35ХГСА, например, карты предписывают 1620°C, но практика показала, что при 1595°C структура получается более однородной. Пришлось обосновывать изменения техрегламента.

Перспективы развития систем контроля

Сейчас пробуем совмещать ИК-замеры с акустическим мониторингом — звук кипения ванны тоже информативен. Но пока сложно синхронизировать данные в реальном времени. Возможно, в следующих версиях оборудования производители добавят такую опцию.

На мой взгляд, будущее за гибридными системами, где измерения температуры сочетаются с анализом шлакообразования. Видел экспериментальную разработку на ЧМЗ — там ИК-датчик дополнен спектрометром, но стоимость пока неподъемная для серийного внедрения.

Из практических улучшений — хотелось бы видеть в системах типа тех, что делает ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, встроенные модули прогнозирования. Чтобы не просто фиксировать температуру, а предсказывать ее изменение через 10-15 минут с учетом текущей нагрузки на сеть и качества шихты.

Кстати, их последняя модель TY-4000 уже частично это умеет — тестировали в октябре на плавке рельсовой стали. Пока точность прогноза ±7°C, но для предварительной корректировки режима уже полезно.