Система инфракрасного пирометрического измерения температуры жидкой стали заводы

Вот уже лет десять работаю с системами контроля температуры в металлургии, и до сих пор сталкиваюсь с тем, что на некоторых заводах считают инфракрасные пирометры чем-то вроде волшебных палочек — установил и забыл. На деле же система инфракрасного пирометрического измерения температуры — это сложный комплекс, где малейший просчёт в настройке или монтаже сводит на нет всю точность. Особенно это касается измерений в условиях агрессивной среды сталелитейных цехов.

Основные ошибки при внедрении ИК-пирометров

Помню, в 2018 году на одном из уральских заводов пытались использовать стандартный пирометр для контроля температуры в ковше без учёта запылённости. Прибор показывал стабильные 1580°C, а по факту металл уже начинал схватываться. Оказалось, что мелкодисперсная пыль и пары окалины создавали погрешность до 70 градусов. Пришлось перепроектировать всю систему продувки оптического тракта.

Ещё частый косяк — неправильный выбор спектрального диапазона. Для жидкой стали обычно используют 0.8-1.1 мкм, но если в сплаве много легирующих добавок, нужно корректировать под конкретный состав. Как-то раз для нержавейки применили настройки для углеродистой стали — получили расхождение с термопарами на 45°C.

Сейчас уже проще — современные системы типа тех, что делает ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, изначально проектируются с учётом таких нюансов. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru хорошо описаны решения для разных типов печей и разливки.

Практические аспекты калибровки

Калибровка — это вообще отдельная история. Многие техники до сих пор пытаются использовать эталонный пирометр 'с рук', без теплового экрана. В итоге получают погрешность уже на этапе поверки. Самый живучий миф — что можно калибровать по застывающему слитку. На деле температура поверхности при кристаллизации меняется неравномерно, особенно при образовании корки.

Мы обычно используем два метода параллельно: встроенные эталонные источники и выверенные термопары специсполнения. Но и тут есть подводные камни — при длительной работе в зоне интенсивного теплового излучения оптические элементы постепенно 'устают', требуется периодическая юстировка.

Особенно критична калибровка для систем непрерывного измерения в МНЛЗ. Малейший дрейф показаний — и уже через час получаем брак по всей партии. Кстати, у ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в описании технологий как раз акцент на стабильности показателей в продолжительном цикле.

Проблемы монтажа в промышленных условиях

С монтажом вечно возникают непредвиденные сложности. Казалось бы, просчитали все расстояния, углы обзора — но при запуске выясняется, что вибрация от механизмов разливки вызывает микросдвиги оптики. Пришлось как-то переделывать крепления три раза, пока не добились стабильности.

Ещё момент — системы охлаждения. Водяное охлаждение корпусов надёжнее воздушного, но требует дополнительных коммуникаций. На одном из заводов пришлось экстренно переходить на фреоновое охлаждение, когда выяснилось, что температура в зоне установки достигает 120°C — стандартные системы просто не справлялись.

Заметил, что китайские коллеги из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в последних моделях используют комбинированное охлаждение — принудительное воздушное + тепловые трубки. Решение интересное, но пока не тестировал в наших условиях.

Особенности работы с разными типами сталей

С низкоуглеродистыми сталями относительно просто — коэффициент излучения стабилен, погрешность редко превышает 1-2%. А вот с высоколегированными сплавами начинаются настоящие танцы с бубном. Изменение состава шлака, интенсивность газовыделения — всё это влияет на показания.

Особенно запомнился случай с измерением температуры трансформаторной стали. Там оказался критичен угол измерения — при отклонении всего на 5 градусов от перпендикуляра погрешность достигала 25°C. Пришлось разрабатывать специальную поворотную систему позиционирования.

Для нержавеющих сталей часто требуется коррекция по содержанию хрома — он существенно меняет излучательную способность. Стандартные настройки здесь не работают, нужна индивидуальная калибровка под каждый маркировочный состав.

Интеграция с системами управления

Современные системы инфракрасного пирометрического измерения уже не работают изолированно — они становятся частью АСУ ТП. Но здесь возникает своя специфика. Например, задержки передачи данных могут достигать 200-300 мс, что для некоторых процессов критично.

Помню, на непрерывном стане горячей прокатки пришлось устанавливать локальные контроллеры с кольцевой буферизацией данных, потому что сетевая задержка приводила к запаздыванию регулировки температуры на 2-3 метра полосы.

Сейчас многие производители, включая ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, предлагают готовые решения интеграции с основными промышленными протоколами. Но на старых заводах часто приходится разрабатывать шлюзы преобразования данных — это дополнительная точка отказа.

Перспективы развития технологии

Судя по последним тенденциям, будущее за многодиапазонными системами. Одиночные пирометры постепенно уступают место комплексам из 3-4 каналов измерения с последующей программной коррекцией. Это позволяет компенсировать влияние запылённости и изменения состава стали.

Интересное направление — совмещение ИК-пирометрии с лазерными методами контроля. Пока это дорогое решение, но на ответственных участках уже показывает хорошие результаты. Особенно для контроля температуры в зоне кристаллизатора МНЛЗ.

Если говорить о российском рынке, то пока преобладают европейские системы, но китайские разработки вроде тех, что предлагает ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, начинают составлять серьёзную конкуренцию по соотношению цена/качество. Особенно в сегменте средних мощностей.

В целом, несмотря на все сложности, инфракрасное пирометрическое измерение температуры остаётся наиболее перспективным методом для металлургии. Главное — не экономить на проектировании системы и обязательно учитывать специфику конкретного производства. Опыт показывает, что универсальных решений здесь быть не может.