Технология измерения температуры высокотемпературной жидкой стали производители

Когда слышишь про технологии измерения температуры в сталелитейке, большинство сразу думает о термопарах — но в расплаве выше 1500°C они живут минуты. Мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс с 2013 года через 17 проб и ошибок пришли к инфракрасным пирометрам с водяным охлаждением.

Почему классические методы не работают

Помню первый замер на Череповецком ММК — термопара в ковше продержалась 47 секунд. Лаборант тогда сказал: 'На три плавки хватит'. Сейчас смешно, а тогда это был прорыв. Но погрешность в 30-50°C для легированных сталей — это брак.

Через год пробовали радиационные термометры без защиты. В цехе с запыленностью 20 мг/м3 показания прыгали на 100°C. Пришлось разрабатывать систему продувки оптики — обычные фильтры забивались за смену.

Самое сложное — не сам замер, а сохранение точности когда вокруг брызги шлака. Наши инженеры полгода экспериментировали с сапфировыми окнами пока не добились стабильности при 1750°C.

Как мы пришли к инфракрасной спектрометрии

В 2016-м на Новолипецком комбинате тестировали немецкий пирометр — дорого, но зато впервые получили кривую нагрева с шагом 0.8 секунды. Именно тогда поняли: важна не точка, а динамика.

Сейчас наш флагман ТУ-7М использует два диапазона — 0.8-1.1 мкм и 1.5-1.8 мкм. Первый для чистого металла, второй когда есть дымка над ковшом. Переключение занимает 0.3 секунды — быстрее, чем формируется пленка окислов.

Калибруем по эталонному излучателю Чёрного тела прямо в цехе. Технологи с Северстали сначала ворчали — мол, долго. Но когда увидели расхождение с лабораторными анализами всего 3-5°C — перестали.

Проблемы которые не пишут в инструкциях

Самое коварное — 'эффект ложного дна'. Когда шлаковый слой толще 10 см, пирометр видит его температуру вместо стали. Решение нашли случайно — анализируя спектральные аномалии в зоне 1.2 мкм.

Водяное охлаждение — отдельная головная боль. При отключении воды даже на 15 секунд кварцевый объектив плавится. Пришлось ставить три независимых датчика протока с автоматическим отводом головки.

Вибрация от МНЛЗ — это отдельный кошмар. Крепления которые выдерживают 20g на частоте 80 Гц стоят как половина пирометра. Но без них ресурс снижается с заявленных 5 лет до 8 месяцев.

Кейс с ОЭМК — когда теория встретилась с практикой

В 2019 на ОЭМК требовалось измерить температуру в зоне вакуумирования. Немецкое оборудование показывало 1620°C при реальных 1580°C — ошибка в вязкости стали.

Оказалось, вакуум 67 Па искажает спектральные характеристики. Пришлось делать поправочную матрицу для разных уровней разряжения. Сейчас это запатентованная методика №.

Интересно что после калибровки выяснилось — перегрев на 40°C был причиной трещин в сортовом прокате. Технолог потом сказал: 'Мы год металл пережигали и не знали'.

Что будет дальше с контролем температуры

Сейчас экспериментируем с волоконно-оптическими датчиками — но пока стабильность не более 200 часов непрерывной работы. Химическое травление кварца помогает, но дорого.

ИИ для прогнозирования тренда — модно но бесполезно. Любой оператор с опытом точнее предскажет перегрев по цвету пламени. А вот нейросеть для компенсации запыленности — это перспективно.

Самый простой совет который даю клиентам — не экономьте на системе очистки оптики. Лучше потратить 3000 евро на пневмопродувку чем каждую смену терять 20 тонн стали.

Почему мы не переходим на беспроводные решения

Пробовали в 2020 на Красном Октябре — радиоканал 2.4 ГГZ. В металлургическом цехе с его электромагнитными помехами — пинг до 900 мс. Для процессов где нужно 10 измерений в секунду — неприемлемо.

Оптоволокно надежнее но требует специальных муфт — при температуре у ковша выше 80°C деградирует за 2-3 месяца. Ждем когда китайцы сделают керамические волноводы по нормальной цене.

Пока оптимально — медный экранированный кабель в термостойкой оболочке. Срок службы 3-5 лет даже при случайных попаданиях брызг металла.

Ошибки которые повторяются чаще всего

Самая частая — установка пирометра под углом менее 60° к поверхности стали. Тогда измеряется температура шлака а не металла. Разница может достигать 200°C.

Вторая — игнорирование сервисных окон. Наш ТУ-7М требует чистки оптики раз в 2 недели. Некоторые цеха пропускают — потом удивляются 'дрейфу' показаний.

И главное — калибровка только по эталону а не 'на глаз'. Видел как на Челябинском меткомбинате техник выставлял по цвету расплава — ошибка в 100°C для обученного глаза норма.