Система мониторинга температуры жидкой стали в реальном времени завод

Когда слышишь про система мониторинга температуры жидкой стали в реальном времени завод, многие сразу представляют термопары в сталеплавильных печах. Но это устаревший подход — погрешность до 15°C из-за шлаковых корок и инерционности измерений. Наш опыт на ММК показал: только бесконтактный метод даёт точность в 2-3°C, особенно при литье слябов.

Почему классические термопары не работают на разливке

В 2018 году пробовали ставить усиленные термопары типа ТПР-020 на участке непрерывной разливки. Через 12 часов плавки появлялся систематический сдвиг — стрежень деградировал от переменного окисления. Лаборатория завода фиксировала расхождения до 40°C между контактными и оптическими методами.

Ключевая проблема — не температура как таковая, а скорость отклика. При переходе на марки с легированием ванадием нужно контролировать перепад в ковше за 8-10 секунд. Термопара запаздывает на 25-30 секунд, что уже критично для структуры слитка.

Сейчас используем пирометры ИК-диапазона от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их калибровка под спектр жидкой стали даёт стабильность даже при запылённости. Важный нюанс: для зоны ванны печи берём модели с длиной волны 0,8-1,1 мкм, а для струи при разливке — 1,4-1,6 мкм из-за паров влаги.

Как мы внедряли систему на Череповецком МК

Первая попытка в 2020 году провалилась — поставили стандартные пирометры без защиты от вибрации. Через две недели оптику разбило от резонансных колебаций транспортера. Пришлось разрабатывать демпфирующие кожухи с водяным охлаждением.

Сейчас используем схему с тремя точками контроля: ударная ванна конвертера → промежуточный ковш → зона кристаллизатора. Данные стекаются в SCADA-систему через OPC-сервер. Самое сложное — не сбор данных, а их интерпретация. Пришлось обучать операторов читать не цифры, а тренды падения температуры.

Интересный кейс: при переходе на непрерывную разливку слябов выявили аномалию — температура в среднем ковше росла на 5-7°C каждые 40 минут. Оказалось, виноват неравномерный износ футеровки. Без мониторинг температуры жидкой стали в реальном времени такой дефект заметили бы только по браку.

Ошибки калибровки и как их избежать

Самая частая ошибка — калибровать по эталонному пирометру в цехе. При температуре стали 1650°C даже 0,1% погрешности эталона дают 1,5°C отклонения. Мы теперь возим калибровочный модуль прямо к печи, используя ванну с чистой сталью как реперную точку.

Вот конкретный пример: на НЛМК пытались сэкономить на юстировке — через месяц накопилась ошибка 12°C. При производстве рельсовой стали это привело к трещинам в осевой зоне. Пришлось переплавлять 120 тонн металла.

Сейчас в контрактах с 'Тэнъи Электроникс' прописываем обязательную поверку каждые 3 месяца. Их инженеры приезжают с мобильной лабораторией — это дешевле, чем простой конвертера на сутки.

Интеграция с системой управления плавкой

Когда мы только начинали, данные с пирометров шли в отдельный монитор. Оператор вручную вводил их в АСУ ТП. Сейчас через их сайт https://www.tengyidianzi.ru получили доступ к API для прямой интеграции. Это сократило время принятия решений с 15 секунд до 2.

Важный момент — не просто передача температуры, а расчёт тепловых потерь. Наша доработанная алгоритмика учитывает: толщину шлака, скорость подогрева ковша, даже температуру окружающего воздуха в цехе. Летом и зимой коэффициенты разные.

Последнее улучшение — прогнозирование температуры на 10 минут вперёд. Это особенно важно при плавке нержавейки, где нужна точная выдержка в узком диапазоне °C.

Экономика внедрения: окупаемость vs риски

Полный комплект на одну печь обходится в 12-15 млн рублей. Но экономия только на сокращении брака даёт 3-4 млн в месяц. Плюс экономия электродов — точный контроль позволяет снизить перегрев на 20-30°C.

Сложнее считать косвенные эффекты. Например, после внедрения смогли увеличить стойкость футеровки на 18% — просто потому, что исключили локальные перегревы. Это ещё 2 млн рублей экономии в квартал.

Главный риск — зависимость от одного поставщика. Но пока у 'Тэнъи Электроникс' нет аналогов по стабильности измерений в условиях металлургического цеха. Пробовали немецкие аналоги — не выдерживают вибрации конвертера.

Что будет дальше с системами контроля

Сейчас экспериментируем с ИИ-анализом тепловых карт. Не просто температура в точке, а распределение по всей поверхности ванны. Это поможет прогнозировать зоны переохлаждения при разливке.

Ещё перспективное направление — совмещение данных температуры с химическим анализом. Видел прототип у китайских коллег — лазерный анализатор + пирометр в одном корпусе. Но пока для промышленного использования сыровато.

Думаю, через 2-3 года появятся системы, которые не просто меряют температуру, а автоматически корректируют технологический режим. Но для этого нужно менять всю философию управления сталеплавильным производством.