Устройство непрерывного пирометрического контроля в зоне вторичного охлаждения

Когда слышишь про устройство непрерывного пирометрического контроля, многие сразу думают о простых датчиках температуры. Но в зоне вторичного охлаждения это не просто измерение — это борьба с парами воды, окалиной и вечно меняющейся геометрией слитка. Если ошибешься с позиционированием пирометра, все данные будут просто красивым графиком с погрешностью в 100+ градусов.

Почему классические методы не работают

Помню, на старой установке пытались использовать точечные пирометры с ручным наведением. Результат? Оператор раз в смену фиксировал 'усредненную' температуру, пока в реальности центр слитка перегревался, а края трескались. Непрерывный контроль — это не про периодические замеры, а про постоянный мониторинг каждой зоны охлаждения.

Особенно проблемными были участки под гидросоплами. Там где вода попадает на раскаленную поверхность, возникает паровая завеса. Обычный ИК-датчик просто не видит сквозь нее. Пришлось экспериментировать с спектральными диапазонами — перешли на коротковолновые пирометры, которые менее чувствительны к парам воды.

Самое сложное — калибровка. Брали эталонный термопреобразователь, но его показания всегда запаздывали на 20-30 секунд. В итоге настраивали систему по максимальным температурам в зонах рекристаллизации — там где точно знали поведение стали.

Конструктивные особенности монтажа

Сейчас в новых проектах сразу закладываем поворотные кронштейны с системой воздушной продувки. Без обдува оптика запыляется за пару часов работы. Особенно критично в зоне вторичного охлаждения, где постоянно летит окалина и водяная взвесь.

Размещение датчиков — отдельная наука. Если поставить слишком близко к слитку — перегреется электроника. Слишком далеко — потеряется точность. Опытным путем вывели оптимальное расстояние 1.5-2 метра от поверхности слитка, с углом обзора не более 30 градусов.

Кабельные трассы приходится прокладывать в отдельных термостойких рукавах. Обычная изоляция плавится от теплового излучения, даже если кабель находится в метре от слитка. Используем только кремнийорганическую резину — выдерживает до 300°C в постоянном режиме.

Проблемы обработки данных

Самый сложный момент — фильтрация помех. Когда слиток проходит через ролики, возникают вибрации, которые влияют на показания. Пришлось разрабатывать алгоритмы сглаживания, которые отличают реальные температурные колебания от механических помех.

Интересный случай был на установке непрерывного литья заготовки — там где используется многозонное пирометрическое измерение. Система показывала резкие скачки температуры в определенной позиции. Оказалось, что капли воды с верхних сопел попадали точно на линию визирования датчика. Решили установили защитный козырек.

Сейчас во всех новых проектах используем систему от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — у них как раз хорошее решение для сложных условий. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть технические спецификации, которые реально соответствуют заводским условиям, а не лабораторным тестам.

Практические наблюдения из эксплуатации

Заметил интересную зависимость — когда увеличиваешь скорость разливки, традиционные пирометры начинают занижать показания. Объяснение простое — не успевают отслеживать быстрые изменения. Пришлось переходить на высокоскоростные модели с временем отклика менее 5 мс.

Еще одна проблема — так называемый 'эффект черного тела'. Разные марки стали имеют разную излучательную способность. Если для углеродистых сталей эмиссионность около 0.8, то для нержавейки может падать до 0.4. Без корректировки этого параметра получаешь систематическую ошибку в 150-200 градусов.

Особенно сложно с новыми сортаментами — каждый раз приходится экспериментально подбирать коэффициенты. Инженеры из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' как-то подсказали методику калибровки по известным температурам фазовых переходов — очень помогло в работе.

Перспективы развития технологии

Сейчас пробуем комбинированные системы — пирометры плюс тепловизоры. Пирометры дают точность в контрольных точках, тепловизоры — общую картину по всему слитку. Пока дорого, но для ответственных марок стали уже оправдано.

Интересное направление — многодиапазонные пирометры. Они измеряют температуру одновременно в нескольких спектральных диапазонах, что позволяет компенсировать влияние пара и дыма. В теории — идеальное решение для зоны вторичного охлаждения, на практике пока много технических сложностей.

Если говорить о готовых решениях, то специализированные предприятия вроде ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' предлагают комплексные системы именно для металлургии. Их преимущество — что они изначально проектируют оборудование для тяжелых условий, а не адаптируют лабораторные образцы.

Ошибки которые лучше не повторять

Самая грубая ошибка — экономить на системе охлаждения пирометров. Один раз поставили датчики без принудительного обдува — через неделю половина вышла из строя от перегрева. Ремонт обошелся дороже, чем нормальная система охлаждения.

Еще один провальный эксперимент — попытка использовать беспроводную передачу данных. В условиях мощных электромагнитных помех от оборудования МНЛЗ связь постоянно прерывалась. Вернулись к проверенным оптоволоконным линиям.

Не рекомендую пытаться самостоятельно модернизировать заводские системы. Как-то перепрошили контроллеры — вроде все работало, но при изменении марки стали начались сбои. Оказалось, заводская прошивка содержала специфические алгоритмы для разных типов стали.

Что действительно работает

Из практики — лучше всего показывают себя системы с резервированием. Ставим два пирометра на одну зону, настроенных на разные спектральные диапазоны. Если один начинает 'врать' из-за пара, второй продолжает работать.

Обязательно нужна регулярная поверка без остановки процесса. Мы используем эталонный источник черного тела, который периодически вводится в зону видимости датчиков специальным механизмом.

Для тех кто только начинает внедрять устройство непрерывного пирометрического контроля, советую обращаться к специализированным производителям. Например, ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — научно-техническое предприятие, специализирующееся именно на разработке и производстве систем инфракрасного контроля температуры. Их решения изначально созданы для промышленности, а не являются переделкой лабораторного оборудования.