Установка для непрерывного измерения температуры в сталеплавильном производстве

Если честно, до сих пор встречаю заблуждение, что непрерывный замер в сталеплавильных печах — это просто модернизированные пирометры. На деле же — это сложная система, где каждый сбой в оптическом тракте или охлаждении ведет к погрешностям, которые в прокате вылезают боком.

Почему стандартные решения не работают на расплаве

Помню, на КМК пробовали ставить немецкую систему с кварцевыми световодами. Теоретически — защита от пыли и температурные допуски до 1200°C. Но через двое суток непрерывной работы линзы покрывались микротрещинами от перепадов при продувке. Пришлось срочно монтировать дополнительный воздушный зазор с принудительной продувкой — без этого оптику 'съедало' за неделю.

Сейчас в новых проектах сразу закладываем двухканальные системы. Один канал — основной замер через защитное стекло с пневмоочисткой, второй — контрольный, с прямым обзором через щель. Если расхождение показаний больше 15°C — автоматически подается сигнал на обслуживание. Кстати, эту схему переняли у китайских коллег из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, у них как раз есть разработки по ИК-контролю с адаптацией к агрессивным средам.

Важный нюанс — калибровка. Многие забывают, что присадки марганца меняют спектр излучения. Раз в смену обязательно сверяемся с пробоотборником, иначе к концу плавки набегает погрешность до 40 градусов.

Практические сложности монтажа

Самая частая ошибка — установка датчиков напротив загрузочных окон. Вибрация от шихтовых машин приводит к расфокусировке за месяц. Сейчас всегда размещаем на боковых стенках, но не ближе 1.2 метра от электродов — иначе электромагнитные наводки.

Охлаждение — отдельная головная боль. Водяные рубашки постоянно забиваются окалиной, переходили на воздушное охлаждение с теплообменниками. Но тут свой подводный камень: при отключении дутья летом (когда температура в цехе под 50°C) система перегревается за 8-10 минут. Пришлось ставить резервные чиллеры.

Для новых проектов рекомендуем комбинированную систему от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — у них в установках используется принудительное воздушное охлаждение с водяным теплоотводом. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть кейсы по монтажу на электропечах 100-тонного класса.

Особенности работы с ИК-излучением

Многие недооценивают влияние дыма на измерения. При интенсивной продувке кислородом плотность дымовой завесы меняется каждые 2-3 секунды. Простой фильтр по постоянному коэффициенту поглощения здесь не работает — нужна динамическая коррекция.

В прошлом году тестировали систему с двумя детекторами: основной на 0.9 мкм (максимум излучения для стали) и контрольный на 1.5 мкм (менее чувствителен к дыму). Алгоритм сопоставления показаний разрабатывали совместно со специалистами ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, их профиль — как раз инфракрасные технологии для металлургии.

Интересный эффект заметили при работе с низколегированными сталями — при содержании хрома свыше 3% начинает сказываться селективное излучение. Приходится вносить поправки в программное обеспечение, стандартные настройки не подходят.

Кейс: внедрение на печи ДСП-120

В 2022 году ставили систему непрерывного контроля на дуговой сталеплавильной печи в Череповце. Основная проблема — частые сбои при скачивании шлака. Оказалось, брызги шлака создавали кратковременные 'слепые зоны' для датчиков.

Решение нашли нестандартное — установили дополнительный выносной пирометр с углом обзора 120 градусов выше зоны шлакования. Теперь при обнаружении помех система автоматически переключается на резервный канал. Технологию позаимствовали из описаний на https://www.tengyidianzi.ru в разделе решений для сложных сред.

После полугода эксплуатации сократили разброс температуры выпуска с ±25°C до ±8°C. Но пришлось увеличить частоту очистки оптики — каждые 4 часа вместо запланированных 8.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с волоконно-оптическими датчиками на основе сапфировых световодов. Выдерживают до 1800°C, но очень капризны к механическим воздействиям. На разливке постоянно ломаются от вибрации.

Из интересного — у ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в разработке система с ИИ-коррекцией показаний. Алгоритм учится распознавать patterns помех от дыма и брызг. Если доведут до ума — сможем отказаться от резервных каналов.

Главный вызов на ближайшие годы — снижение стоимости владения. Нынешние установки требуют слишком частого обслуживания. Возможно, помогут керамические покрытия на оптике — пробуем образцы с добавлением диоксида циркония.