Устройство для измерения температуры стали в промежуточном ковше

Если честно, когда слышишь про устройство для измерения температуры стали, первое что приходит в голову — это обычный пирометр с кучей ограничений. Многие до сих пор пытаются адаптировать общепромышленные модели, но в промежуточном ковше это почти всегда провал. Я сам через это проходил.

Почему стандартные решения не работают

Помню наш эксперимент с немецким пирометром в 2018 году. Прибор дорогой, точность заявлена ±5°C, но в условиях летящей окалины и пара над ковшом он стабильно врал на 20-30 градусов. Проблема не в самом приборе, а в непонимании физики процесса.

Здесь важно не просто измерить ИК-излучение, а отсечь помехи от шлаковой пленки и колебаний уровня металла. Мы тогда неделями подбирали спектральный диапазон, пока не остановились на узком участке около 1.1 мкм.

Кстати, именно после этих испытаний мы начали сотрудничать с ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — их инженеры как раз специализируются на непрерывном измерении температуры в таких условиях. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть технические заметки по этому вопросу, довольно близкие к реальности.

Конструктивные особенности для промежуточного ковша

Самый болезненный момент — система охлаждения. Воду нельзя подводить близко к измерительной головке, иначе пар гарантированно исказит показания. Приходится делать воздушный зазор и принудительное воздушное охлаждение, но это создает свои сложности с обледенением зимой.

У ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в последних моделях реализована интересная схема с двойным кожухом — внутренний контур с азотом, внешний с осушенным воздухом. На практике это снижает количество ложных срабатываний, хотя и усложняет обслуживание.

Еще важный нюанс — крепление к раме МНЛЗ. Вибрации от механизма подачи слитка постоянно расшатывают конструкцию. Приходится делать демпфирующие прокладки из жаростойкой резины, но их хватает максимум на 3-4 месяца эксплуатации.

Калибровка в полевых условиях

Заводская калибровка — это хорошо, но на реальном производстве все иначе. Мы разработали свою методику с эталонным термопарным погружением одновременно с работой ИК-датчика. Проводили такие сверки раз в смену первые две недели эксплуатации.

Интересно, что погрешность нелинейная — в районе 1520°C отклонение минимальное, а при переходе через 1580°C начинает расти до 8-10°C. Видимо, сказывается изменение коэффициента излучения стали при разных температурах.

Сейчас в новых устройствах от Шэньян Тэнъи Электроникс встроена автоматическая коррекция по температуре, но я все равно рекомендую периодическую проверку погружными датчиками.

Проблемы эксплуатации и обслуживания

Окна из сапфира приходится менять чаще чем хотелось бы — примерно раз в 2-3 месяца даже с системой продувки инертным газом. Металлическая пыль все равно проникает и образует на поверхности тонкую пленку, которая искажает показания.

Сильнее всего изнашивается проводка — термостойкие кабели выдерживают не более года. Пробовали разные марки, лучшие результаты показали кремнийорганические изоляторы с асбестовой прослойкой.

Электронный блок стараемся выносить за пределы цеха, но тогда возникают проблемы с передачей сигнала на расстоянии 50-70 метров. Приходится ставить усилители, что добавляет еще одно звено в систему.

Экономическая эффективность внедрения

Когда мы только начинали, руководство сомневалось в необходимости таких систем. Но после подсчета потерь от недовода или перегрева стали в промежуточном ковше цифры оказались впечатляющими — до 15% брака на непрерывной разливке.

Сейчас считаем экономику не только по снижению брака, но и по увеличению стойкости футеровки ковша. При стабильном тепловом режиме огнеупоры работают на 20-25% дольше.

Для малых предприятий можно рекомендовать стартовые модели от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — они проще в обслуживании, хотя и имеют меньший функционал. Их сайт https://www.tengyidianzi.ru содержит сравнительные таблицы по модельным рядам.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многодиапазонными измерениями — когда один датчик работает одновременно в двух спектральных диапазонах. Это позволяет компенсировать влияние дыма и пара, но требует серьезной вычислительной мощности.

Интересное направление — совмещение ИК-измерений с акустическим контролем уровня металла. Если синхронизировать эти данные, можно строить очень точные тепловые карты металла в ковше.

Из последнего что видел у Шэньян Тэнъи Электроникс — встроенная система диагностики состояния оптики. Датчик сам предупреждает когда окно загрязнилось критически, экономя время на профилактических осмотрах.