Система непрерывного мониторинга температуры жидкого чугуна

Вот смотрю на эти раскалённые потоки в цеху и думаю — сколько ещё людей до сих пор пытаются мерить температуру жидкого чугуна контактными датчиками. Типичная ошибка, когда считают, что главное — зафиксировать точку кипения, а не динамику изменений. На самом деле непрерывный мониторинг даёт то, что разовые замеры никогда не покажут: как ведёт себя металл при изменении скорости разливки, какие возникают температурные градиенты в ковше.

Почему инфракрасные технологии вытеснили термопары

Помню, в 2018 нашем цеху установили первую стационарную ИК-систему от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс'. До этого три года мучились с термопарами — погрешность в 20-30 градусов считалась нормой. Особенно проблемными были участки возле стенок ковша, где всегда формировалась зона переохлаждения.

Инфракрасный пирометр серии TGY-400 тогда показал странный скачок температуры при сливе — 1480°C вместо ожидаемых 1420. Сначала решили, что сбой калибровки. Но когда проверили химический анализ — оказалось, что как раз в этой плавке вышел перегрев, из-за которого потом в отливках пошли раковины.

Кстати, их сайт https://www.tengyidianzi.ru выложил тогда технические отчёты по нашему случаю — без рекламных прикрас, чистая статистика по 17 аналогичным установкам. Такая открытость данных редко встречается у производителей измерительного оборудования.

Типичные ошибки при монтаже измерительных трактов

Самое сложное — не сам датчик, а обеспечение чистоты оптического тракта. Даже при наличии воздушной продувки, за смену на защитном стекле оседает микроскопическая взвесь окалины. Мы сначала ставили фильтры тонкой очистки — ошибка. Они создавали перепад давления, искажая показания.

Пришлось разрабатывать многоступенчатую систему отбора проб воздуха — с отдельным отсосом у самого смотрового окна. Кстати, инженеры из 'Тэнъи Электроникс' тогда подсказали схему с эжекторным отсосом, которую теперь используем на всех линиях непрерывного литья.

Ещё нюанс — вибрация. Первые месяцы думали, что дрейф показаний связан с температурой окружающей среды. Оказалось, вибрация от механизма наклона ковша создаёт микроскопические смещения в оптической оси. Пришлось делать дополнительную демпфирующую платформу.

Калибровка в рабочих условиях — не по учебнику

В паспорте пишут про калибровку по чёрному телу, но в реальности приходится учитывать излучение от стенок ковша. Мы вывели эмпирическую поправку — для нашего огнеупора добавляем 12-15°C к показаниям в диапазоне °C.

Особенно критично это стало после перехода на новый тип футеровки — магнезитовую. Там коэффициент излучения другой, и стандартные настройки давали недогрев в 40 градусов. Хорошо, что в прошивке TGY-400 есть возможность вводить поправочные кривые для разных материалов.

Сейчас калибруем раз в смену по контрольной плавке — берём образцы на быстрый химический анализ и корректируем по фактической температуре ликвидуса. Дорого, но дешевле, чем перерабатывать брак.

Реальные кейсы из практики

В прошлом году на разливочной машине №3 начались странные колебания температуры — амплитуда до 50 градусов при стабильной работе печи. Стандартная диагностика не показывала проблем. Оказалось, микротрещина в торкрет-покрытии ковша создавала локальный перегрев стенки, который фиксировал ИК-датчик.

Другой случай — при автоматической подаче ферросплавов система стала показывать резкое падение температуры. Сначала грешили на датчик, но при детальном анализе выяснилось — партия феррохрома имела повышенную влажность, что вызывало интенсивное парообразование в зоне измерения.

Самое ценное в системе непрерывного мониторинга — возможность отслеживать такие неочевидные корреляции. Без постоянного контроля температуры мы бы никогда не связали эти факты.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многозонным измерением — устанавливаем три датчика по высоте ковша. Неожиданно выявили устойчивый температурный градиент в 25-30°C между верхней и нижней зоной, который раньше не учитывали при термообработке.

В 'Тэнъи Электроникс' разрабатывают сейчас модель с спектральным анализом — чтобы по ИК-спектру определять не только температуру, но и примерный химический состав. Если получится — это революция в оперативном контроле плавки.

Лично я считаю, что следующий шаг — интеграция данных мониторинга температуры с системой управления микролегированием. Чтобы автоматически корректировать добавки при отклонениях теплового режима. Но это пока на стадии экспериментов.

Экономика внедрения

Когда считаем окупаемость, многие забывают про косвенные эффекты. Да, сама система стоит как два автомобиля, но экономия на сокращении брака даёт возврат за 8-10 месяцев.

У нас после внедрения удалось снизить перерасход ферросплавов на 3.7% — потому что теперь точно знаем момент оптимальной температуры для введения добавок. Раньше перестраховывались и добавляли с запасом.

Ещё важный момент — увеличение стойкости футеровки. За счёт предотвращения перегревов удалось продлить кампанию ковша на 15 плавок. Это дополнительные сотни тысяч рублей экономии.

В итоге могу сказать — современная система непрерывного мониторинга температуры жидкого чугуна это уже не просто измерительный инструмент, а элемент системы управления качеством. И подход ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' с комплексными решениями — как раз то, что нужно для реальных производственных условий. Главное — не бояться адаптировать оборудование под специфику конкретного цеха.