Система сканирующего инфракрасного измерения температуры жидкой стали заводы

Когда слышишь про сканирующие ИК-системы для жидкой стали, первое что приходит в голову — это красивые графики с температурными полями в рекламных брошюрах. На практике же, между идеальной картинкой и реальными условиями кислородно-конвертерного цеха лежит пропасть, которую мы годами учились преодолевать.

Физические ограничения и производственные реалии

Основная ошибка многих технологов — ожидание абсолютной точности от системы сканирующего инфракрасного измерения температуры. В условиях летящей окалины, пара и постоянной вибрации даже лучшая оптика даёт погрешность. Помню, как на Череповецком ММК первые испытания показали расхождение в 40°C с погружными термопарами — пришлось полностью пересматривать алгоритмы компенсации.

Критически важным оказалось расположение сканирующего модуля относительно зоны измерения. Слишком близко — оптику заливает брызгами, слишком далеко — теряется детализация температурного поля. Нашли компромисс на расстоянии 8-12 метров с принудительной продувкой воздухом.

Интересный нюанс: калибровка по чёрному телу работает идеально только в лаборатории. В цехе пришлось разрабатывать многоточечную калибровку с учётом реальных технологических окон — например, для разных марок стали от Ст3сп до 09Г2С.

Практические кейсы внедрения

На Новолипецком МК внедряли систему параллельно с автоматизацией МНЛЗ. Самым сложным оказалось не измерение, а интерпретация данных для системы управления охлаждением. Технологи сначала не доверяли тепловым картам, пока не увидели корреляцию между неравномерностью охлаждения и трещинами в слябах.

Особенно показательна история с измерения температуры жидкой стали в ковшах. Традиционные методы давали точечные замеры, а сканирующая система выявила температурный градиент до 25°C между центром и периферией. Это позволило оптимизировать процедуру подогрева и снизить перерасход газа на 18%.

На одном из уральских заводов столкнулись с курьёзной проблемой — голуби садились на защитное стекло сканера. Казалось бы мелочь, но из-за этого срабатывала ложная thermal alarm. Пришлось разрабатывать систему отпугивания с ультразвуком.

Технические особенности реализации

Современные системы вроде тех, что производит ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, используют матричные детекторы вместо классических пироэлектрических. Это даёт не просто температуру в точке, а реальное тепловое поле с разрешением до 640×512 пикселей. Но за кажущейся простотой скрываются тонкости — например, необходимость компенсации дрейфа нуля каждые 4 часа.

Системы водяного охлаждения — отдельная головная боль. При температурах окружающей среды у ковша до 80°C даже двухконтурная система иногда не справляется. Приходится добавлять выносные теплообменники, что усложняет монтаж.

Программное обеспечение — это отдельный разговор. Хорошие системы, как у ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, позволяют не просто видеть температуру, а строить 3D-модели тепловых полей с привязкой к времени выдержки. Это особенно важно для контроля температуры в промежуточных ковшах МНЛЗ.

Ошибки проектирования и их устранение

Самая распространённая ошибка — экономия на системе очистки оптики. Стандартные воздушные ножи не всегда справляются с металлической пылью. Пришлось разрабатывать комбинированную систему с периодической промывкой специальным раствором.

Недооценка электромагнитных помех — ещё один бич. На первом запуске на Элекростали система выдавала случайные всплески температуры. Оказалось — наводки от мощных двигателей кранов. Решили экранированием и оптической развязкой сигнала.

Интересный случай был с калибровкой на заводе в Туле — система постоянно завышала показания на 10-15°C. После недели поисков обнаружили, что фоновая засветка от раскалённых стендов искажала измерения. Пришлось вводить поправочный коэффициент для фонового излучения.

Перспективы развития технологии

Современные тенденции — переход к системам прогнозирования температурного режима. На основе сканирующего инфракрасного измерения и машинного обучения мы начинаем предсказывать не просто текущее состояние, а температурную динамику на следующие 20-30 минут. Это особенно важно для непрерывной разливки.

Внедрение волоконно-оптических линий вместо медных кабелей позволило снизить влияние помех. Но появились новые challenges — например, необходимость термостабилизации оптических преобразователей.

Особенно перспективным вижу направление, которое развивает ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — интеграция ИК-сканирования с системами контроля химического состава. Это позволяет коррелировать температурные аномалии с отклонениями в составе стали.

Если десять лет назад мы только учились снимать достоверные данные, то сейчас речь идёт о создании цифровых двойников температурных процессов. Но это уже тема для отдельного разговора — технологии не стоят на месте, а производственные требования растут ещё быстрее.