Система непрерывного мониторинга жидкого чугуна

Когда слышишь про систему непрерывного мониторинга жидкого чугуна, многие сразу представляют лабораторию с кучей пробоотборников. На деле же — это про постоянный контроль температуры в реальном времени, где каждая десятая градуса влияет на выход годного чугуна. В 2018 на Череповце мы пробовали ставить термопары в желоб — через двое суток электроды просто спеклись. Тогда и поняли: без бесконтактных методов здесь не обойтись.

Эволюция методов контроля

Раньше в цеху ориентировались по цвету струи и опыту сталеваров. Помню, как мастер Витя по оттенку шлака определял температуру с точностью до ±20°C — но ночные смены и усталость сводили эту точность на нет. Первые пирометры 2000-х давали погрешность до 50°C из-за пара и пыли. Сейчас в системе непрерывного мониторинга ключевое — стабильность показаний даже при выбросах графитной пыли.

На ?Северстали? в 2021 тестировали немецкий комплекс с водяным охлаждением. Датчик работал идеально, но обвязка с охладительными магистралями оказалась слишком сложной для наших условий. Как-то зимой труба перемерзла — шесть часов простоя. После этого мы стали смотреть на системы с воздушным охлаждением, хоть они и чувствительнее к запылённости.

Сейчас в мониторинге жидкого чугуна перешли на двухволновые пирометры. Они компенсируют помехи от дыма, но требуют точной настройки под конкретный химический состав. Для чугуна с высоким содержанием марганца приходится корректировать коэффициенты эмиссии — об этом редко пишут в инструкциях.

Практические сложности внедрения

Самое сложное — не установить датчик, а обеспечить стабильность измерений при температуре среды °C. Оконные кварцевые стёкла мутнеют за смену. Приходится ставить систему продувки очищенным воздухом, но и это не панацея — частицы карбида кремния всё равно оседают.

В прошлом году на КМК пробовали самоочищающиеся линзы с ультразвуковой вибрацией. Технология перспективная, но вибрация влияла на точность позиционирования. В итоге отказались — погрешность выросла до неприемлемых 12°C.

Калибровка — отдельная головная боль. Эталонный пирометр выходит на режим за 20 минут, а технологический процесс не ждёт. Мы в ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? разработали схему с двумя датчиками — когда один калибруется, второй работает. Переключение занимает 3-4 секунды, что допустимо для большинства процессов.

Инфракрасные технологии в современной металлургии

Переход на ИК-технологии — это не просто замена термопар. Это изменение всей системы контроля. Наш комплекс непрерывного мониторинга жидкого чугуна использует спектральный анализ в диапазоне 0,9-1,1 мкм — именно там наименьшее поглощение парами воды.

Интересный момент: многие недооценивают влияние скорости потока на точность. При ламинарном течении погрешность ±5°C, при турбулентном — уже ±15°C. Пришлось разрабатывать алгоритм компенсации, который учитывает гидродинамику желоба.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru мы как раз описывали кейс с Нижнетагильским меткомбинатом. Там смогли снизить перерасход кокса на 3,7% именно за счёт точного контроля температуры в реальном времени. Но достигли этого не сразу — первые два месяца ушло на подбор оптимального места установки датчиков.

Ошибки и находки

Самая грубая ошибка — пытаться экономить на системе охлаждения. В 2019 на одном из уральских заводов поставили датчики с пассивным радиатором — в июле при +45°C в цеху начались сбои. Пришлось экстренно монтировать принудительное воздушное охлаждение.

Неожиданной проблемой стала электромагнитная совместимость. Инверторы кранов создавали помехи, которые выводили из строя процессоры обработки сигнала. Решили экранированием и переносом блока управления в отдельный шкаф.

Зато обнаружили полезный побочный эффект: анализ колебаний температуры помог прогнозировать износ футеровки желоба. Теперь по изменению термических параметров заранее планируют ремонты — это сэкономило Новолипецкому комбинату около 12 млн руб в прошлом году.

Перспективы развития

Сейчас экспериментируем с добавлением в систему непрерывного мониторинга анализа химического состава по спектральным характеристикам. Пока точность определения содержания кремния не превышает 75%, но технология многообещающая.

Основное направление развития — интеграция с системами управления плавкой. Чтобы не просто фиксировать температуру, а автоматически корректировать подачу кислорода и добавок. В тестовом режиме такая система работает на Магнитогорском комбинате.

Для российских предприятий важно адаптировать оборудование к местным условиям. В ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? мы специально разрабатываем усиленные корпуса датчиков — наши зимы и вибрация от тяжёлой техники требуют дополнительного запаса прочности.

Собственно, именно практический опыт позволил нам создать устойчивые решения для мониторинга жидкого чугуна, которые действительно работают в цехах, а не только в лабораторных отчётах. Как показала практика, надёжность важнее абсолютной точности — погрешность в 8-10°C при стабильных показаниях лучше, чем идеальные 2°C с регулярными сбоями.