Прибор для контроля температуры поверхности непрерывнолитой заготовки заводы

Когда слышишь про прибор для контроля температуры поверхности непрерывнолитой заготовки, первое что приходит в голову — пирометр с заводским сертификатом. А на деле даже калиброванный аппарат на разливке может врать на 50°C из-за пара и окалины. Вот об этих нюансах редко пишут в техпаспортах.

Мифы о бесконтактном измерении

До сих пор встречаю инженеров, уверенных что ИК-датчик достаточно повесить над зоной разливки — и всё заработает. В реальности угол обзора, эмиссионная способность поверхности и банальная вибрация от механизмов вносят погрешности, которые не исправить даже дорогими фильтрами. Как-то на Череповецком ММК пытались использовать немецкий система — в лаборатории показывала идеальные цифры, а в цехе график температуры выглядел как кардиограмма пациента с аритмией.

Особенно проблемная зона — участок вторичного охлаждения. Там где чередуются водяные струи и открытые участки слитка, даже двухволновые пирометры не всегда справляются. Приходится комбинировать точки замера и строить температурные карты по косвенным признакам — например по цвету свечения в зонах без окалины.

Кстати про эмиссионную способность — многие забывают что у непрерывнолитой заготовки она меняется не только от окисления, но и от марки стали. Для низкоуглеродистых сталей брали коэффициент 0.85, а когда перешли на высоколегированные — получили систематическое занижение на 7-10%. Пришлось заново составлять таблицы поправок.

Практика внедрения на российских заводах

На НЛМК в 2019 году ставили эксперимент с каскадом датчиков вдоль всей линии разливки. Хотели отследить как меняется перепад температуры от кристаллизатора до зоны резки. Столкнулись с тем что на участке радиуса изгиба МНЛЗ постоянно срабатывала ложная сигнализация — оказалось от вибрации расстраивалась оптика. Пришлось разрабатывать амортизирующие кронштейны с водяным охлаждением.

Интересный опыт был с приборами контроля температуры от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их система как раз заточена под непрерывное измерение в условиях пара. Испытывали на участке вторичного охлаждения где традиционные пирометры забивались конденсатом. Китайские коллеги предложили схему с продувкой защитного стекла азотом — не самое дешёвое решение, но зато график температуры перестал прыгать как сумасшедший.

Кстати про их сайт https://www.tengyidianzi.ru — там есть технические отчёты по внедрениям на азиатских заводах. Особенно полезны были данные по калибровке для разных марок стали. Хотя некоторые моменты пришлось адаптировать под наши условия — например увеличенный диапазон рабочих температур для жарких цехов.

Типичные ошибки монтажа

Самая частая проблема — установка датчиков без учёта 'мёртвых зон' от роликов. Как-то на Электростальском МЗ три недели не могли понять почему скачет температура в средней части заготовки. Оказалось что каждый раз когда заготовка проходит над опорным роликом, между ней и датчиком возникает паровая прослойка. Сместили измерительные точки всего на 15 см — показания стабилизировались.

Ещё момент с прокладкой кабелей — в цехах непрерывной разливки кабельные трассы неизбежно проходят рядом с силовыми линиями. Без экранирования наводимые помехи могут достигать 20-30°C в показаниях. Причём проявляется это не постоянно а при пуске двигателей летучих клетей.

Отдельная история с юстировкой оптики. Даже если при монтаже всё выставили по нивелиру, через месяц вибрация сбивает наводку. Приходится вводить график плановых проверок раз в две недели. Некоторые заводы пытаются ставить системы автоюстировки но они капризны при высоких температурах.

Кейс с доработкой системы от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс'

Когда тестировали их прибор для контроля температуры поверхности на заготовке квадратного сечения, столкнулись с интересным эффектом — на рёбрах температура всегда показывала на 15-20°C выше чем на плоских гранях. Сначала думали на погрешность измерения, но потом выяснили что это реальный физический эффект — разная скорость охлаждения из-за геометрии.

Пришлось совместно с их инженерами дорабатывать алгоритм усреднения показаний. Интересно что в их штате есть именно технологи по непрерывной разливке — видно что предприятие ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' не просто продаёт аппаратуру а реально вникает в специфику процессов. Это чувствуется по тому как они составляют техзадания.

Кстати их подход к калибровке заслуживает внимания — они используют не эталонный излучатель а реальные образцы стали с термопарами. Пусть дольше но зато получаем привязку к реальному материалу. Особенно важно для марок с низкой эмиссионной способностью типа трансформаторной стали.

Что не пишут в инструкциях

Ни один производитель не предупредит что при работе с непрерывнолитой заготовкой нужно мониторить не только температуру но и скорость разливки. Резкое изменение темпа вытягивания слитка даёт такие же артефакты в измерениях как неисправность датчика. Пришлось настраивать перекрёстные уведомления между системой контроля температуры и механизмом вытягивания.

Ещё момент — никто не считает стоимость ложных срабатываний. Как-то из-за паутины на объективе датчика автоматика дала команду на увеличение расхода воды в зоне вторичного охладжения. Результат — трещины в двух слитках. Теперь чистим оптику по строгому графику независимо от показаний.

И главное — температурный контроль это не про абсолютные цифры а про тенденции. Когда видишь что график плавно ползёт вниз при неизменных параметрах разливки — это повод проверить не датчик а техпроцесс. Как-то так поймали начало зарастания промежуточного ковша.

Перспективы развития

Сейчас экспериментируем с распределёнными системами где вдоль всей МНЛЗ стоит 20-30 точек измерения. Это позволяет строить не просто график температуры а целые тепловые карты заготовки в реальном времени. Правда возникают проблемы с синхронизацией данных — даже при использовании оптоволокна есть задержки в миллисекунды которые искажают картину.

Интересное направление — совмещение ИК-измерений с данными термопар в кристаллизаторе. Когда начинаешь сопоставлять температуру поверхности заготовки и тепловые потоки в медной стенке — открываются совершенно новые зависимости. Внедрение такой системы планируем совместно с ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — у них как раз есть наработки по сопряжению разнородных систем измерения.

Но главный прорыв будет когда научимся не просто фиксировать температуру а прогнозировать по её изменениям дефекты структуры. Пока что корреляция есть только для грубых нарушений врод пережога или недогрева. А вот чтобы по температурным аномалиям предсказывать расслоение или ликвацию — это задача на ближайшие годы. Как раз то над чем работают в их научно-техническом центре.