Технология измерения температуры высокотемпературной жидкой стали

Когда речь заходит о измерении температуры жидкой стали, многие представляют себе простой замер пирометром — но в реальности это целая наука с подводными камнями, где погрешность в 10°C может обернуться браком тонны металла.

Почему стандартные методы не работают

Начну с классической ошибки: попытки использовать оптические пирометры без учёта запылённости цеха. Помню, на Череповецком МК в 2018 году пытались экономить на газопурговых системах — получали расхождения до 50°C между разными приборами. Пыль и пары шлака создают невидимый фильтр, который искажает показания.

Ещё один нюанс — скорость окисления поверхности расплава. Температурная плёнка образуется за секунды, и если датчик не успевает сделать замер до её появления, цифры будут отражать не металл, а окислы. Именно поэтому контактные методы до сих пор живучи, хоть и требуют регулярной замены термопар.

Кстати, о термопарах: их ресурс в желобе ККЦ редко превышает 15-20 плавок. Особенно если используется алюминиевая проволока для раскисления — абразивный шлак просто съедает защитные колпачки.

Инфракрасные системы: теория против практики

Вот здесь как раз проявила себя компания ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' с их стационарными инфракрасными мониторами. Их система на Магнитогорском ММК показала стабильность при температуре °C, но только после калибровки по эталонной термопаре ВР-5.

Ключевым оказался алгоритм компенсации эмиссионной способности. Мы вели журнал изменений состава стали — при переходе с Ст3сп на 09Г2С приходилось вручную корректировать коэффициент от 0.75 до 0.82. Автоматика справлялась лишь частично.

Самое ценное в их решениях — встроенная система продувки линзы азотом. Раньше каждую смену приходилось останавливать замеры для очистки optics, теперь интервал увеличился до недели. Подробности можно уточнить на их сайте https://www.tengyidianzi.ru — там есть технические отчёты по внедрению.

Полевые эксперименты и неочевидные находки

В 2021 году пробовали совместить ИК-датчик с лазерным сканированием поверхности. Идея была гениальной — одновременно фиксировать температуру и рельеф расплава. Но на практике лазер 'ослеплял' от бликов от шамота стенок ковша.

Зато обнаружили побочный эффект: по колебаниям температуры с частотой 2-3 Гц можно предсказывать начало кипения металла. Сейчас этот параметр внесён в технологические карты нескольких предприятий.

Любопытный случай был при измерении температуры в миксере: оказалось, что тепловые потоки от стенок создают градиент до 30°C по высоте столба металла. Пришлось разрабатывать схему зондирования на трёх уровнях.

Калибровка как искусство

Многие недооценивают важность калибровки в рабочих условиях. Эталонный пирометр у нас всегда прогревался 40 минут рядом с печью — если вынести его из цеха и вернуть, уходит 2-3 часа на стабилизацию показаний.

Особенно критично это для высокотемпературных измерений в дуговых печах. Там где обычные термопары выходят из строя за 5-7 плавок, волоконно-оптические системы от Тэнъи Электроникс держались по 3-4 месяца. Хотя их первоначальная стоимость казалась запредельной.

Запомнился курьёз: при испытаниях их системы на ЭСПЦ НЛМК показания вдруг поползли вниз. Оказалось, монтажники закрепили датчик на несущей балке без термокомпенсаторов — балка нагревалась и смещала фокус.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас тестируем комбинированные системы с датчиками в стопорном механизме разливочного стакана. Пока получаем противоречивые данные — видимо, сказывается турбулентность струи.

Основной прорыв видится в беспроводной передаче данных от погружных зондов. Последняя разработка Тэнъи как раз использует радиоканал в диапазоне 2.4 ГГц, но пока помехи от трансформаторов печей заглушают сигнал.

Интересно, что сама технология измерения температуры постепенно становится диагностическим инструментом. По динамике нагрева/охлаждения в промежуточном ковше мы научились определять степень загрязненности металла неметаллическими включениями.

Вердикт после 12 лет работы: идеального решения нет. Каждый метод — компромисс между точностью, стоимостью и живучестью. Но прогресс очевиден — если раньше погрешность в 1.5% считалась нормой, то сейчас на линиях непрерывной разливки требуют стабильных 0.3-0.5%.