Технология измерения температуры высокотемпературной жидкой стали Основная страна покупателя

Когда говорят про измерение температуры жидкой стали, сразу вспоминаются десятки проваленных плавок из-за элементарных ошибок в калибровке пирометров. Основной покупатель — не просто страна, а целый комплекс требований: от климатических особенностей до стандартов безопасности на производстве.

Почему классические методы не работают при 1600°C

До сих пор встречаю коллег, пытающихся адаптировать оптические пирометры для высокотемпературной жидкой стали без учёта паразитных излучений от футеровки ковша. Наш первый контракт с ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' в 2019 году как раз провалился из-за этого — трёхдневные тесты на металлургическом комбинате в Липецке показали расхождения в 40-50°C.

Здесь важно не столько разрешение датчика, сколько алгоритм компенсации помех. В промышленном варианте ИК-термометра TY-GT от Tengyidianzi используется двухволновая методика, но даже она требует ручной корректировки под каждый тип шлака. Помню, как пришлось переписывать прошивку прямо в цеху после того, как прибор стабильно занижал показатели на образцах с повышенным содержанием марганца.

Самое неочевидное — тепловое излучение от самого измерительного зонда. При длительных замерах в 20-25 секунд корпус нагревается до 300°C, что критично для электроники. В ранних версиях мы пытались решить это керамическими экранами, но тогда терялась точность определения температуры поверхности металла.

Особенности работы с основными странами-импортёрами

Немецкие предприятия всегда запрашивают сертификаты DIN, но на практике их технадзор первым делом проверяет не документацию, как повторяемость показаний при циклических нагрузках. Для основной страны покупателя из ЕС ключевым оказался не сам пирометр, а система охлаждения — при -15°C в цеху обычный воздушный теплоотвод приводит к конденсату на линзах.

Турецкие комбинаты делают ставку на скорость измерений — их технологи требуют фиксации температуры в течение 3 секунд после погружения зонда. Это привело к модификации фиброоптического кабеля в наших станциях непрерывного контроля. Кстати, именно после неудачных испытаний в Измите мы перешли на кварцевое покрытие оптоволокна.

Для индийских заказчиков критична устойчивость к вибрациям — там часто используют морально устаревшее оборудование с сильной пульсацией приводов. Стандартное крепление зонда выдерживало не более двух недель эксплуатации. Решение нашли через демпфирующие прокладки из пористого никеля, хотя изначально считали это избыточным.

Эволюция измерительных зондов: от лаборатории до цеха

Первые прототипы 2017 года имели ресурс всего 50 циклов измерений — сапфировое окло быстро мутнело из-за брызг шлака. Сейчас в технологии измерения температуры применяем композитные материалы на основе оксида иттрия, но и это не панацея. На комбинате 'Северсталь' пришлось разрабатывать сменные защитные колпачки после того, как за смену выходили из строя три датчика.

Самое сложное — калибровка в полевых условиях. Эталонный оптический пирометр вообще не подходит для жидкой стали — его показания начинают 'плыть' уже при 1400°C. Мы используем термопары типа B в графитовой оболочке, но и они дают погрешность 2-3% после 20 замеров.

Недавно начали тестировать беспроводную передачу данных от зонда к пульту управления — казалось бы, тривиальная задача. Но в условиях электромагнитных помех сталелитейного цеха Bluetooth модули оказались бесполезны, пришлось разрабатывать собственный протокол на основе LoRa с частотой 433 МГц.

Инфракрасные системы против контактных методов

До сих пор спорю с технологами, предпочитающими погружные термопары. Да, они дешевле, но при непрерывном измерении температуры требуют постоянного обслуживания. Наш рекорд — 72 часа непрерывной работы ИК-системы TY-RT в кислородно-конвертерном цехе без калибровки. Правда, пришлось каждые 8 часов чистить оптику от пыли сжатым азотом.

Основной миф — что ИК-датчики не работают через дымовую завесу. В реальности достаточно компенсационной камеры с эталонным источником излучения, как в моделях от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс'. Хотя на первых поставках в Казахстан мы этого не учли — потеряли контракт на 12 станций контроля.

Самое неожиданное открытие — зависимость точности от угла установки датчика. При отклонении всего на 15° от перпендикуляра к поверхности металла погрешность достигает 7%. Теперь в паспорте к каждому прибору указываем схему юстировки с лазерным целеуказателем.

Практические кейсы модернизации измерительных комплексов

На челябинском комбинате переделывали систему температурного мониторинга для разливки на МНЛЗ — стандартные датчики не выдерживали теплового удара при контакте с кристаллизатором. Разработали гибридную схему: ИК-пирометр для общего контроля + выдвижной зонд для точечных замеров каждые 2 минуты.

Самая сложная интеграция была в Италии — там потребовалось согласовать наши технологии измерения с местными нормами промышленной безопасности. Пришлось полностью менять материал корпуса на жаропрочный пластик с классом защиты IP68, хотя изначально считали это избыточным для сталелитейного производства.

Сейчас тестируем систему предсказания температуры по тепловым потокам — алгоритм на основе нейросети анализирует динамику нагрева и может спрогнозировать перегуд на 20-30 секунд раньше. Но пока это работает только в лабораторных условиях, в цеху мешают случайные факторы вроде сквозняков от кранового оборудования.

Перспективы и тупиковые направления

Пытались внедрить лазерные методы сканирования температуры по всей поверхности ковша — технически возможно, но экономически нецелесообразно. Стоимость одного комплекта превышает 200 тысяч евро, при том что точность ниже, чем у калиброванного ИК-датчика за 15 тысяч.

Спектральный анализ излучения жидкой стали — перспективное направление, но пока нет надёжных алгоритмов интерпретации данных. На стендах в Шэньян Тэнъи Электроникс получали воспроизводимые результаты, но в промышленных условиях спектрограммы 'плывут' из-за колебаний химического состава.

Сейчас вижу будущее за гибридными системами — комбинация точечных и площадных измерений с адаптивной калибровкой. Но это требует пересмотра всей технологии контроля на производстве, а не просто замены датчиков. Возможно, следующий крупный контракт с основным покупателем из ЕС позволит апробировать эту концепцию.