Устройство для мониторинга температуры жидкого чугуна

Когда слышишь про устройство для мониторинга температуры жидкого чугуна, первое, что приходит в голову — обычный пирометр. Но те, кто реально работал с расплавом, знают: стандартные ИК-датчики здесь скорее враги, чем помощники.

Почему типовые решения не работают

На нашем производстве изначально пытались адаптировать немецкие пирометры. Казалось бы — надежная техника, но в зоне разливки постоянно возникали погрешности до 40-50°C. Пыль, пар, изменение состава шихты — каждый фактор вносил искажения.

Особенно критичным был момент контроля температуры при выпуске из вагранки. Если не угадать с перегревом, потом весь цикл литья идет наперекосяк — брак по раковинам, недоливы. Приходилось постоянно делать поправки 'на глаз', что сводило на нет смысл автоматизации.

Запомнился случай, когда по показаниям оборудования мы получили идеальные 1420°C, а по контрольному замезу термопарой — всего 1365°C. Разница в 55 градусов для жидкого чугуна — это уже не погрешность, а катастрофа.

Ключевые параметры работоспособной системы

После серии неудач свезли в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — эти как раз специализируются на непрерывном измерении температур в сложных условиях. С их инженерами выделили три критичных момента для устройства мониторинга температуры.

Во-первых, спектральный диапазон. Для жидкого чугуна нужен узкий участок вблизи 1.6 мкм — там меньше влияние паров и пыли. Во-вторых, система автокалибровки по эталонному излучателю прямо в процессе работы. И главное — защита оптики от 'зарастания' брызгами.

На их сайте https://www.tengyidianzi.ru нашли как раз разработки с принудительной продувкой оптического тракта и встроенным эталоном температуры. Это уже было ближе к реальным потребностям.

Особенности монтажа и эксплуатации

Самое неочевидное — где именно ставить датчик. Казалось бы, чем ближе к потоку, тем лучше. Но на практике в зоне максимального тепла датчик живет от силы две-три недели.

Отработали схему с вынесенным оптическим модулем и системой световодов. Сам измерительный блок стоит в трех метрах от желоба, связь через армированный оптоволоконный кабель. Кстати, эту доработку предложили как раз специалисты Тэнъи — у них есть типовые решения для таких случаев.

Важный нюанс — угол установки. Если направить перпендикулярно потоку, получаешь искажения от пара. Пришлось опытным путем выводить оптимальные 15-20 градусов к горизонтали.

Калибровка и поддержание точности

Многие забывают, что устройство для мониторинга температуры требует не периодической, а постоянной калибровки. Мы раз в смену делаем контрольные замеры термопарой, но не для корректировки, а для верификации.

Система от Тэнъи Электроникс использует встроенный эталонный излучатель с автоматической проверкой каждые 30 секунд. Это дороже в обслуживании, но избавляет от внезапных сюрпризов.

Научились определять момент необходимости чистки оптики по характеру сигнала. Если амплитуда колебаний температуры начинает расти — значит, пора остановить и прочистить. Раньше ждали полного отказа, теперь предугадываем за 2-3 часа.

Экономика внедрения

Первые полгода казалось, что проект нерентабелен — постоянные доработки, простои. Но когда система вышла на стабильный режим, экономия оказалась существенной.

Только за счет снижения брака от неправильного температурного режима окупили все затраты за 8 месяцев. Плюс экономия на термопарах — раньше их меняли каждый день, сейчас раз в неделю только для контрольных замеров.

Сейчас рассматриваем расширение системы на участок подготовки шихты — чтобы корректировать состав в зависимости от температуры плавки. Тэнъи как раз анонсировали новую разработку для таких задач.

Перспективы развития технологии

Сейчас общаемся с инженерами из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс по поводу интеграции данных о температуре в систему управления всей плавкой. Их подход к непрерывному измерению через ИК-излучение позволяет строить прогнозные модели.

Интересная идея — использовать не просто фиксацию температуры, а анализ динамики ее изменения для прогнозирования качества чугуна. Это уже следующий уровень, но технически реализуемо.

Главное — не гнаться за 'умными' системами, пока не отлажена базовая точность измерений. Наш опыт показывает: лучше простой, но надежный мониторинг, чем сложная, но неработоспособная автоматизация.