Устройство для измерения температуры жидкого чугуна в доменной печи завод

Когда речь заходит об измерении температуры жидкого чугуна в доменной печи, многие сразу думают о стандартных термопарах — но на практике это лишь часть картины. Часто упускают из виду, что ключевая сложность заключается не в самом датчике, а в условиях эксплуатации: высокая температура, агрессивная среда, необходимость непрерывного контроля без остановки процесса. Именно здесь обычные решения дают сбой.

Проблемы традиционных методов

Раньше мы пробовали использовать термопары типа B или S, но быстро столкнулись с их ограничениями. Например, при температуре выше 1500°C срок службы резко сокращается — иногда до нескольких циклов измерения. Особенно критично было то, что погрешность накапливалась из-за колебаний состава чугуна и шлакового слоя.

Однажды на комбинате в Липецке попытались установить систему с воздушным охлаждением термопар — в теории это должно было продлить работу. Но на деле конденсация паров металла на защитных гильзах приводила к постоянным заклиниваниям механизмов. Пришлось признать: метод требует принципиально другого подхода к конструкции.

Инфракрасные пирометры тогда казались панацеей, но и тут были нюансы. Без правильной калибровки под спектральные характеристики расплава показания 'плыли' на 50–70 градусов. Добавьте к этому задымленность зоны измерения — и получался скорее ориентировочный результат, чем точные данные для технологического регулирования.

Эволюция инфракрасных решений

С переходом на системы с волоконно-оптическими каналами ситуация начала меняться. Например, модель ИК-Т4 от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' показала стабильность при длительной работе — до 200 часов без замены оптического модуля. Важно было то, что они использовали двухволновой метод компенсации помех от дыма и пыли.

Но и здесь не обошлось без проблем монтажа. При первом опыте установки на доменной печи №4 Череповца выяснилось: вибрация от газовых горелок вызывает микросдвиги в юстировке. Пришлось разрабатывать дополнительную амортизационную платформу — сейчас это стало стандартом для таких систем.

Интересно, что калибровка по эталонному излучателю с имитацией состава чугуна дала неожиданный результат. Оказалось, при содержании марганца выше 1.2% необходимо корректировать алгоритм — это выяснилось только после сравнения данных с пробами химической лаборатории.

Особенности эксплуатации в реальных условиях

Самое сложное — обеспечить стабильность измерений при смене шихтовых материалов. Помню случай на НЛМК, когда после перехода на окатыши с повышенной основностью резко изменилась динамика нагрева — система сначала показывала 'проседание' температуры, хотя визуально расплав был более жидкотекучим.

Пришлось анализировать совместно с технологами: выяснилось, что из-за изменения шлакообразования поменялся коэффициент излучения. Ситуацию исправили введением поправочных коэффициентов для разных периодов плавки — сейчас это делается автоматически через ПЛК.

Еще один момент — обслуживание оптических окон. Даже с системой продувки азотом каждые 2-3 недели требуется чистка. Нашли компромисс: устанавливаем два датчика параллельно с цикличной работой — пока один измеряет, второй проходит профилактику.

Интеграция с системами управления

Когда мы начали внедрять устройства для измерения температуры от Тэнъи Электроникс, столкнулись с несовместимостью протоколов обмена данными. Их контроллеры изначально использовали Modbus RTU, тогда как наши АСУ ТП работали на Profibus. Пришлось разрабатывать шлюз — сейчас они поставляют устройства с мультипротокольными вариантами.

Важным оказался вопрос резервирования. После одного инцидента с отказом датчика во время выпуска чугуна пришлось пересматривать архитектуру. Теперь ставим два независимых измерительных канала с сравнением показаний — если расхождение больше 15°C, система переходит на усредненные данные за предыдущие 10 минут.

Интеграция с системой прогнозирования температуры по ходу плавки дала интересный эффект. Когда начали сопоставлять реальные измерения с расчетными моделями, удалось скорректировать алгоритм дутья — экономия кокса составила около 3-4%.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас тестируем комбинированные системы — инфракрасный датчик плюс акустический контроль вязкости. Пока сложно сказать, насколько это улучшит точность, но первые результаты на экспериментальной печи в Магнитогорске обнадеживают: отклонение не превышает ±5°C против обычных ±10-15°C.

Основное ограничение — все еще высокая стоимость обслуживания. Оптические модули требуют регулярной замены (примерно раз в полгода при интенсивной эксплуатации), а их калибровка занимает до 8 часов с остановкой печи.

Если говорить о будущем, то наиболее перспективным видится развитие беспроводных систем с машинным обучением. ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' уже анонсировали пилотный проект с нейросетевой коррекцией показаний — интересно посмотреть, как это будет работать при изменении состава шихты в реальном времени.

Практические рекомендации

Для новых установок советую сразу закладывать возможность установки двух измерительных точек — в зоне максимального нагрева и у летки. Опыт показывает, что разница температур может достигать 80-100°C, что критично для оценки готовности чугуна.

Обязательный пункт — обучение персонала. Даже самая совершенная система бесполезна, если операторы не понимают принципов ее работы. Мы разработали трехдневный курс с практикой на учебном стенде — после этого количество ложных срабатываний снизилось на 70%.

И главное — не экономьте на системе продувки. Сэкономленные на этом 100-200 тысяч рублей могут обернуться миллионными потерями из-за некорректных данных или простоев. Проверено на собственном горьком опыте.