Система непрерывного измерения температуры жидкой стали заводы

Когда говорят про непрерывный замер в ковше, половина цеха до сих пор думает, что это про термопары в стакане. А на деле — инфракрасный пирометр над шлаковым слоем, который должен видеть сталь сквозь дым и пыль. Мы в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' с 2014 года ставим такие системы, и каждый раз — спор с технологами: мол, зачем, если есть погружные датчики. А потом видят график плавки в реальном времени — замолкают.

Принцип работы и типичные заблуждения

Основная ошибка — считать, что инфракрасный датчик просто заменяет термопару. Нет, он вообще по-другому данные берёт. Смотрим не на саму сталь, а на тепловое излучение через технологическое окно в шлаке. Если шлаковый слой неправильный — получаем погрешность до 30°C. Как-то на заводе в Череповце пришлось переделывать всю систему подачи инертного газа, потому что окно зарастало за две минуты.

Ещё момент: многие думают, что главное — точность пирометра. На деле критична скорость отклика. При переходе от выпуска к рафинированию температура меняется на 5-7 градусов в секунду, а система должна это отслеживать. Наши разработки в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' как раз заточены под время отклика менее 0.8 секунды — иначе все данные просто бесполезны.

Кстати, про калибровку. Заводские техники часто пытаются calibrровать по замеру погружным датчиком — это вообще не работает. У них разные физические принципы! Мы всегда настраиваем по эталонному пирометру с сертификатом, причём в трёх точках: 1500°C, 1550°C и 1600°C. И даже тогда поправку на излучательную способность стали приходится подбирать опытным путём.

Практические сложности внедрения

Самое сложное — не продать систему, а заставить её нормально работать в условиях цеха. Помню, на 'Северстали' пришлось полностью перепроектировать крепление датчика — вибрация от кранов выводила из строя оптику за неделю. Сделали амортизацию на пружинах с демпфером — теперь работает годами.

Электроника боится не столько температуры, сколько перепадов. Летом в цехе +45°, зимой у дверей -20° — конденсат убивает платы. Пришлось разрабатывать термостабилизированный бокс с подогревом. Кстати, эту модификацию теперь все наши клиенты требуют — даже в южных регионах.

Шлак — вечная проблема. Один раз поставили систему без продувки окна — через 15 минут показания поползли вниз. Оказалось, на линзе осела тонкая плёнка шлаковой пыли. Теперь всегда ставим керамические сопла с подачей азота под углом 15 градусов — очистка идёт без помех для измерений.

Примеры внедрений и ошибки

На Магнитогорском комбинате сначала попробовали европейскую систему — отказ через 3 месяца. Не выдержала электромагнитных помех от печных трансформаторов. Наши инженеры из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' добавили тройной экран и ферритовые фильтры — работает с 2018 года, наработка на отказ уже свыше 20 000 часов.

А вот на НЛМК провал был — поставили датчик слишком близко к желобу. От брызг стали оптику залило, хотя по расчётам всё сходилось. Пришлось смещать на 1.2 метра и ставить дополнительную защитную шторку. Теперь в техзадании всегда пишем: 'не менее 2.5 метров от траектории струи'.

Интересный случай в Казахстане — местные технологи не верили показаниям, пока мы не подключили параллельно три датчика разных производителей. Наши данные совпали с немецкими в пределах 3°C, а китайский аналог врал на 25 градусов. После этого подписали контракт на поставку 12 систем.

Технические нюансы обслуживания

Сервис — это отдельная история. Раньше думали, что можно обучить заводских электриков. Оказалось — нет, нужны специалисты с пониманием оптики и термодинамики. Теперь везде ездим сами, раз в полгода — чистка, калибровка, замена фильтров.

Линзы меняем чаще, чем рассчитывали — в среднем раз в 8 месяцев. Не из-за износа, а из-за микротрещин от тепловых ударов. Перешли на сапфировые вместо кварцевых — держат дольше, но дороже в 4 раза. Клиенты сначала возмущались, а потом посчитали потери от простоев и согласились.

Программное обеспечение постоянно дорабатываем. Последняя версия умеет компенсировать влияние дыма по алгоритму адаптивной фильтрации. Не идеально, но уже лучше ручных поправок. Кстати, эту функцию добавили после жалоб с Запорожстали — там особенно плотный дым от шлакообразующих.

Экономика и перспективы

Когда считаешь окупаемость, главное — не стоимость системы, а экономия от снижения перегрева стали. На Ашинском заводе после внедрения наших систем расход ферросплавов снизился на 7% — это около 12 млн рублей в год при цене системы в 3.5 млн.

Сейчас экспериментируем с предсказанием температуры на основе данных за 10 минут — пока точность ±15°C, но технологиям интересно. Если доведём до ±5°C — сможем оптимизировать работу печи по расходу энергии.

Будущее — в комбинации данных: температура стали + химический состав + данные с ГИС. Мы в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' уже тестируем такую integrated-систему на одном из уральских заводов. Пока сыровато, но заказы уже есть — видимо, рынок созрел для сложных решений.