Прибор для контроля температуры поверхности непрерывнолитой заготовки завод

Когда слышишь про контроль температуры поверхности заготовки, первое что приходит в голову — пирометры. Но в реальности на непрерывно-литейном производстве сталкиваешься с такими температурными градиентами и условиями, что обычные пирометры дают погрешность до 15%. Помню, как на Череповце в 2018 пытались использовать немецкий пирометр IMPAC IS 8-GS — через две недели оптику залило окалиной. Именно тогда осознали, что нужен специализированный прибор с системой продувки и термостабилизацией.

Конструктивные особенности которые не пишут в технической документации

Основная проблема всех инфракрасных датчиков — зависимость от состояния поверхности. При температуре °C на заготовке образуется слой окалины, который меняет излучательную способность. Мы в Тэнъи Электроникс сначала пробовали компенсировать это программно, но потом пришли к комбинированному решению: ИК-датчик + лазерный корректировщик. Не идеально, но снижает погрешность до 3-5%.

Система продувки — казалось бы, элементарный узел. Но когда проектировали первый вариант прибора, не учли вибрации от механизма вытягивания заготовки. Воздушная заслонка расшаталась за месяц работы. Пришлось переделывать на магнитные демпферы — сейчас такая конструкция используется в наших стандатрных моделях серии TY-ILT.

Самое неочевидное — расположение контрольных точек. Если ставить датчики только по центру ширины заготовки, можно пропустить краевые трещины. Пришлось разрабатывать многозонную систему, где три датчика работают в параллель. Но это увеличило стоимость комплекта почти на 40% — не каждый завод готов к таким затратам.

Полевые испытания и типичные отказы

На Магнитогорском комбинате в 2021 наш прототип отработал всего 72 часа. Выяснилось, что термостабилизация не справляется с резкими перепадами при смене марки стали. Пришлось добавлять дополнительный контур охлаждения — сейчас это базовая опция для всех поставок в регионы с континентальным климатом.

Интересный случай был на НЛМК: местные технологи настаивали на калибровке прибора по эталонному термопарному датчику. Но когда сравнили показания, оказалось что сама термопара дает расхождение в 7% из-за электромагнитных помех от кристаллизатора. Пришлось разрабатывать экранированный вариант монтажа.

Самая неприятная ситуация произошла при работе с нержавеющими сталями. Низкая излучательная способность полированной поверхности заготовки приводила к заниженным показаниям. Решение нашли не сразу — применили спектрально-селективный метод измерения, но это потребовало полной переработки алгоритмов обработки сигнала.

Интеграция в существующие технологические линии

Большинство российских МНЛЗ не имеют штатных мест для установки температурного контроля. Чаще всего приходится монтировать на существующие порталы, что создает проблемы с вибрацией. Мы разработали универсальное крепление с демпфирующими элементами, но для каждого завода все равно нужна индивидуальная доработка.

Связь с АСУ ТП — отдельная головная боль. Старые системы на MODBUS RTU не всегда корректно работают с нашими приборами. Приходится ставить преобразователи протоколов, что добавляет еще одно звено в цепочку надежности. На новых линиях эта проблема снимается использованием PROFINET.

Калибровка в полевых условиях — то, о чем редко пишут в инструкциях. Мы рекомендуем делать ее при каждой смене марки стали, но на практике технологи экономят время. Приходилось разрабатывать упрощенную процедуру калибровки за 5-7 минут, иначе персонал просто игнорирует рекомендации.

Экономическая эффективность vs технологические риски

Когда считаем окупаемость, всегда добавляем 20-25% на непредвиденные доработки. Даже при идеальном проекте всегда найдется какой-то нюанс — например, повышенная влажность в зоне измерения или запыленность от транспортера окалины.

Самая большая экономия получается не от предотвращения брака (это сложно посчитать), а от оптимизации скорости охлаждения. На одном из уральских заводов после установки наших приборов смогли увеличить скорость разливки на 8% без потери качества поверхности.

Но есть и обратные примеры: на заводе в Туле пытались использовать наши данные для автоматического управления вторичным охлаждением. Не учли инерционность системы — получили волнообразную структуру заготовки. Пришлось возвращаться к полуавтоматическому режиму.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многоспектральными камерами — пытаемся одновременно контролировать температуру и толщину слоя окалины. Пока стабильность оставляет желать лучшего, но на испытаниях в ОЭМК получили обнадеживающие результаты.

Еще одно направление — прогнозирование образования трещин по динамике изменения температуры. Алгоритмы пока требуют доработки, но на тестовых прогонах уже видны корреляции между температурными аномалиями и последующим образованием дефектов.

Самое сложное — убедить заводы инвестировать в такие разработки. Чаще всего ждут готовых решений с гарантированным эффектом, а в нашей области каждый случай уникален. Поэтому сейчас делаем упор на модульные системы, которые можно постепенно дорабатывать под конкретные условия.

Если говорить о ближайших планах — завершаем адаптацию нашей системы TY-ILT-3M для работы с титановыми сплавами. Особенность в том, что там совсем другой диапазон температур и требования к точности. Думаю, к концу года будут первые промышленные испытания.