Система бесконтактного пирометрического измерения температуры жидкой стали завод

Если честно, когда впервые столкнулся с этой темой лет десять назад, думал — ну что тут сложного, направил пирометр на расплав и снял показания. На практике же оказалось, что бесконтактное пирометрическое измерение на металлургическом производстве — это постоянная борьба с парами, шлаками, изменяющейся излучательной способностью и десятком других факторов, которые в лабораторных условиях даже не рассматриваются.

Основные проблемы при внедрении систем

Помню наш первый проект на одном из уральских заводов — поставили дорогущую немецкую аппаратуру, а она стабильно занижала показания на 30-40°C. Местные технологи уже шутили, что мы 'холодную сталь' производим. Пришлось разбираться — оказалось, что не учли влияние интенсивного парообразования с поверхности ковша. Эти пары работают как фильтр для ИК-излучения, причём степень поглощения постоянно меняется в зависимости от скорости разливки и химического состава стали.

Ещё один нюанс — правильное расположение датчиков относительно технологических зон. Если поставить слишком близко к зоне выхода стали из печи — получаешь перегрев электроники и дрейф характеристик. Слишком далеко — увеличивается влияние атмосферных помех. Мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс обычно рекомендуем монтаж на расстоянии 1.5-2 метра от контрольной точки, но с обязательной системой продувки очищенным воздухом.

Самое сложное — калибровка под конкретные марки стали. Для углеродистых сталей ещё более-менее предсказуемые показатели, а когда начинаешь работать с легированными марками — там каждый раз нужно подбирать коэффициенты эмиссионной способности. Приходится параллельно делать замеры термопарами, хотя это, конечно, не самый надёжный метод верификации при высоких температурах.

Технические решения от Тэнъи Электроникс

В наших последних разработках, которые можно посмотреть на https://www.tengyidianzi.ru, мы пошли по пути многодиапазонных измерений. Вместо одного пирометра ставим два-три с разными спектральными диапазонами — это позволяет компенсировать влияние тех самых паров и частиц шлака в оптическом тракте. Конечно, стоимость системы возрастает, но зато погрешность снижается до приемлемых 1-1.5%.

Особенно горжусь нашей системой динамической коррекции коэффициента излучения. Она в реальном времени анализирует спектральные характеристики и автоматически подстраивает параметры измерения. На том же уральском заводе после внедрения этой системы удалось снизить брак по перегреву на 7% — для них это миллионы рублей экономии ежегодно.

Сейчас тестируем новую систему с волоконно-оптическими датчиками — они позволяют вынести всю электронику подальше от высокотемпературной зоны. Пока есть проблемы с долговечностью оптических элементов, но в лабораторных условиях уже получаем стабильные результаты при температурах до 1850°C.

Практические аспекты эксплуатации

Часто сталкиваемся с ситуацией, когда на заводе пытаются сэкономить на обслуживании системы. Чистка оптики — казалось бы, элементарная процедура, но если её не проводить регулярно, через пару месяцев работаешь уже с погрешностью в 5-7%. Разработали специальный график ТО для разных условий эксплуатации — для цехов с высокой запылённостью интервал между чистками не более 2 недель.

Ещё один момент — обучение персонала. Неоднократно видел, как операторы пытаются 'подкрутить' настройки, потому что 'показания не такие, как раньше'. Приходится объяснять, что система калибруется под конкретный технологический процесс, а не под субъективные ощущения. В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс мы всегда проводим полноценное обучение с выездом на производство — это снижает количество ложных вызовов и неправильных эксплуатационных решений.

Интересный случай был на одном из заводов — система начала показывать резкие скачки температуры без видимых причин. Оказалось, что напротив датчика поставили новое оборудование, и его блестящая металлическая поверхность создавала паразитные отражения. Пришлось переустанавливать измерительный модуль — сейчас мы всегда учитываем этот фактор при проектировании.

Экономическая эффективность внедрения

Многие директора сомневаются в необходимости таких систем — дескать, старые методы с термопарами ещё никого не подводили. Но когда начинаешь считать реальные потери от неточного контроля температуры — пережог топлива, снижение качества стали, увеличенный расход ферросплавов — то окупаемость качественной системы измерения температуры редко превышает 12-18 месяцев.

Особенно заметна экономия при производстве ответственных марок стали — там где отклонение на 20°C уже критично. На одном из заводов после внедрения нашей системы удалось снизить процент брака с 3.2% до 0.8% только за счёт более точного контроля температуры в промежуточном ковше.

Сейчас многие переходят на системы предиктивной аналитики — когда данные с пирометров используются не только для оперативного контроля, но и для прогнозирования состояния оборудования. Например, по динамике изменения температуры в разных точках можно предсказать износ футеровки печи — это позволяет планировать ремонты без внеплановых простоев.

Перспективы развития технологии

Сейчас активно работаем над интеграцией ИИ-алгоритмов для анализа тепловых полей. Первые тесты показывают, что по распределению температуры на поверхности металла можно определять химический состав с точностью до 85-90% — это могло бы значительно ускорить лабораторный контроль.

Ещё одно направление — миниатюризация датчиков. Современные МЭМС-технологии позволяют создавать пирометры размером со спичечный коробок, которые можно устанавливать непосредственно на разливочных машинах. Правда, пока с долговечностью есть вопросы — высокие температуры быстро 'убивают' микроэлектронику.

Интересную разработку сейчас тестируем для измерения температуры в зоне непрерывной разливки — там традиционно самые сложные условия для измерений. Комбинируем пирометрию с акустическими методами — получаем более стабильные результаты, хотя система становится значительно сложнее и дороже.

В целом, несмотря на все сложности, бесконтактное измерение температуры жидкой стали продолжает развиваться. Главное — не гнаться за модными технологиями, а подбирать решения под конкретные производственные условия. Как показывает практика, иногда простая, но правильно настроенная система работает лучше, чем навороченный 'умный' комплекс, который постоянно требует внимания и калибровки.