Система непрерывного инфракрасного измерения температуры жидкой стали заводы

Когда говорят про непрерывное инфракрасное измерение температуры в сталелитейных цехах, многие представляют себе просто термопару подороже. На деле же — это целый технологический ритуал, где каждый градус в расплаве влияет на марку стали и стоимость брака.

Почему старые методы не вывозят

До сих пор на некоторых мини-заводах пытаются экономить на пирометрах периодического действия. Замеряют раз в полчаса, а потом удивляются, почему в партии стали плавают показатели углерода. Я сам видел, как на выходе из МНЛЗ внезапно появлялись раковины — всё потому, что температура в промежуточном ковше гуляла на 20°C.

Особенно критичен момент перелива из печи в ковш. Термопара выдает задержку в 8-10 секунд, а за это время успевает пройти тонна расплава. Инфракрасный датчик, встроенный в футеровку, снимает показания каждые 0.3 секунды — и сразу видно, когда начинается переохлаждение.

Кстати, про калибровку. Многие забывают, что оконное стекло датчика покрывается пылью за две смены. Приходилось настраивать систему продува сжатым воздухом, но это создавало вибрации. В итоге остановились на съемных кварцевых защитных стеклах с автоматическим определением загрязнения.

Как мы обжигались на внедрении

Помню первый проект с системой непрерывного инфракрасного измерения для разливочного пролета. Разработчики из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' предупреждали про электромагнитные помехи, но мы не придали значения. В результате первые сутки датчики выдавали случайные всплески каждый раз, когда включался мостовой кран.

Пришлось экранировать все кабели алюминиевой фольгой и перекладывать трассы подальше от силовых линий. Кстати, их сайт https://www.tengyidianzi.ru выручил — там нашли схемы заземления для подобных случаев.

Самое сложное оказалось не в аппаратуре, а в психологии сталеваров. Они сначала не доверяли 'безконтактным термометрам', пока не увидели, как система зафиксировала начало загустения расплава за 12 минут до визуальных признаков.

Нюансы которые не пишут в инструкциях

Шлаковая пленка на поверхности расплава — главный враг точности. При толщине более 3 мм инфракрасный луч начинает измерять температуру шлака, а не стали. Решение нашли через синхронизацию с моментом подачи раскислителей — когда шлак временно разрывается.

Спектральный диапазон 0.9-1.1 мкм оказался оптимальным, хотя изначально пробовали 1.5-1.7 мкм. В последнем случае пары натрия давали ложные погрешности при работе с низколегированными марками.

Интересный эффект заметили при измерении в зоне МНЛЗ: вибрации кристаллизатора создавали микроколебания показаний. Пришлось разрабатывать алгоритм цифровой фильтрации с привязкой к фазе хода механизма.

Про деньги и окупаемость

Хорошая система непрерывного измерения температуры жидкой стали обходится в 15-20 млн рублей за комплекс на одну разливочную машину. Но экономия на одном избежанном аварийном останове МНЛЗ окупает проект за полгода.

Мы считали на примере завода с месячным выпуском 50 тыс. тонн: снижение брака на 0.7% давало дополнительную прибыль около 2 млн рублей в месяц. Причем основной эффект был не в экономии шихты, а в сокращении времени простоя оборудования.

Кстати, обслуживание вышло дешельше ожидаемого. Датчики от Тэнъи Электроникс работали по 3-4 года без замены, главное — регулярно менять очистительные картриджи в системе подачи воздуха.

Что будет дальше с технологией

Сейчас экспериментируем с распределенными сенсорными сетями. Вместо одного мощного датчика ставим 4-5 маломощных по периметру ковша. Это позволяет строить температурную карту расплава и отслеживать градиенты.

ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' как раз анонсировали новую разработку — систему с датчиками на основе квантовых точек. Заявленная точность ±2°C против нынешних ±5°C, но пока рано говорить о промышленном применении.

Лично я считаю, что следующий прорыв будет в прогнозной аналитике. Когда непрерывное измерение температуры свяжут с системой управления печью — можно будет автоматически корректировать режим подогрева на основе трендов, а не текущих значений.

Кстати, недавно пробовали интегрировать данные с ИК-датчиков в цифрового двойника плавильного цеха. Получилось предсказывать тепловые потери с точностью до 5% — это открывает возможности для оптимизации энергопотребления.