Устройство для измерения температуры поверхности заготовки непрерывного литья заводы

Когда слышишь про устройство для измерения температуры поверхности заготовки, сразу представляешь штатный пирометр у кристаллизатора – а это лишь верхушка айсберга. Многие технологи до сих пор уверены, что главное – зафиксировать температуру в зоне вторичного охлаждения, но ведь если датчик стоит криво или не учитывает окалину, погрешность достигает 50–80°C. На Череповецком ММК в 2019 году из-за этого прокатали партию с трещинами под обрезкой кромки.

Почему старые методы не работают на скоростной разливке

Раньше обходились термопарами контактного типа – приваривали к направляющим роликам и снимали усреднённые данные. Но при скорости вытягивания больше 1.8 м/мин контактные датчики просто не успевали отслеживать локальные перегревы. Особенно критично в зоне выравнивания температур – там, где идёт рост столбчатых кристаллов.

На ?Северстали? пробовали ставить матричные пирометры немецкого производства, но столкнулись с занижением показаний из-за пара от системы охлаждения. Пришлось разрабатывать индивидуальные воздушные завесы – без этого даже дорогое оборудование выдавало погрешность в 7–10%.

Сейчас ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? как раз предлагает комбинированные решения – ИК-пирометры с системой продувки и автоматической коррекцией эмиссионной способности. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть кейс по модернизации системы измерения на непрерывном литье в Казахстане – там удалось снизить брак по трещинам на 18%.

Как выбрать положение датчиков в линии непрерывного литья

Самая частая ошибка – монтаж датчиков строго по чертежу без учёта реальных условий. Например, между секциями вторичного охлаждения всегда есть мёртвые зоны, где тепловизор фиксирует пятна перегрева. Мы на Магнитогорском комбинате ставили дополнительные точки контроля после 5-й и 7-й секций – именно там шлаковая корка часто неравномерная.

Угол обзора – отдельная история. Если поставить пирометр перпендикулярно поверхности заготовки, часть излучения поглощается паром. Лучше монтировать под углом 15–30 градусов, но тогда нужна калибровка по эталонному образцу. Кстати, у Тэнъи в комплектах идут калибровочные пластины с известной эмиссией – мелочь, а упрощает жизнь.

Ещё нюанс – вибрация. На рельсобалочных станах датчики без демпфирования начинают ?плыть? через 2–3 месяца. Приходится делать дополнительные кронштейны с амортизаторами – вроде бы очевидная вещь, но в проектах часто упускают.

Особенности работы с окалиной

Толщина окалины меняет излучательную способность поверхности – это знают все. Но мало кто учитывает динамику: при переходе на новый состав стали (например, с повышенным содержанием марганца) окалина становится пористой, и эмиссия падает с 0.85 до 0.65. Без перекалибровки система будет стабильно занижать температуру.

ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? в таких случаях рекомендует двухволновые пирометры – они менее чувствительны к изменению эмиссивности. Проверяли на НЛМК при литье рельсовой стали: разброс показаний уменьшился с ±25°C до ±8°C.

Иногда помогает принудительное охлаждение поверхности струёми воздуха – но тут важно не переборщить, иначе получишь искусственное занижение температуры. Оптимальный вариант – комбинация ИК-датчиков и тепловизоров в ключевых точках.

Практические кейсы внедрения систем измерения

На Запсибе пытались внедрить французскую систему с автоматическим управлением охлаждением по температуре поверхности. В теории – идеально: датчики передают данные в PLC, который регулирует расход воды. На практике – частые ложные срабатывания из-за капель воды на поверхности заготовки. Пришлось дорабатывать алгоритмы фильтрации сигнала.

А вот на ?Мечеле? успешно используют систему от Тэнъи – там стоит сеть из 12 пирометров с выводом данных в SCADA. Важно, что у них в ПО заложена коррекция на скорость вытягивания – при изменении режима литья система автоматически пересчитывает температурные профили.

Из неудач: пробовали ставить беспроводные датчики – идея казалась перспективной, но в условиях цеха с мощными электромагнитными помехами связь постоянно рвалась. Вернулись к проводным решениям с экранированными кабелями.

Современные тенденции и ограничения

Сейчас все говорят про предиктивные алгоритмы – когда по температурному профилю предсказывают вероятность образования трещин. Но для этого нужны исторические данные высокого качества. Мы 3 месяца собирали статистику на слябовой МНЛЗ прежде чем получили хоть какую-то релевантную модель.

Ещё один тренд – интеграция с системой контроля окалинообразования. Если знать точную температуру поверхности в зоне отгиба роликов, можно оптимизировать давление воды в форсунках. Но тут требуется синхронизация данных с десятков датчиков – без промышленного IoT-шлюза не обойтись.

Ограничение – стоимость. Полноценная система на всю линию обходится в 20–25 млн рублей, а экономический эффект проявляется только через 8–10 месяцев. Многие заводы пока предпочитают локальные решения – например, только в зоне кристаллизатора или на выходе из машины.

Перспективы развития технологии

Судя по разработкам Тэнъи и других производителей, будущее – за гибридными системами. Например, комбинация ИК-пирометрии с лазерными дальномерами для одновременного контроля температуры и геометрии заготовки. Это особенно актуально для литья тонких слябов.

Ещё интересное направление – мобильные диагностические комплексы на тележках. Их можно перемещать вдоль линии и снимать детальные тепловые карты без постоянного монтажа оборудования. Правда, для непрерывного мониторинга такой вариант не подходит.

Лично я считаю, что следующий прорыв будет связан с машинным обучением – когда система научится компенсировать погрешности ?на лету? без ручной калибровки. Но для этого нужны унифицированные протоколы обмена данными – а пока каждый производитель тянет одеяло на себя.