Контроль термических процессов на установках непрерывной разливки

Обеспечение качества процессов непрерывной разливки посредством контроля температуры

Высокотехнологичный современный материал — сталь — это сплав различных металлов и неметаллов помимо железа и углерода. Возникающие при этом соединения при равных количественных соотношениях постоянно зависят от температуры и времени протекания процесса изготовления. Отсюда вытекает всё большая потребность в регистрации температуры, чтобы определять и контролировать качество имеющейся стали. Особое внимание уделяется при этом таким показателям качества, как прочность и коррозионная стойкость.

Комплексная система установки непрерывной разливки

(c) TEMA AG

Около 90 процентов производимой сегодня стали разливается в слитках. Попадающий в поворотный стенд для ковшей расплав поступает через донное сливное отверстие в распределитель и оттуда — дальше в кокиль. Чтобы не допустить окисления и охлаждения, ещё жидкая сталь в ковше и в распределителе покрывается шлакообразующей смесью, что приводит к образованию шлака на поверхности. Под кокилем слиток на радиальном участке охлаждается с помощью воздуха и воды в камере орошения. При выходе из кокиля слиток уже имеет застывшую оболочку, но внутри ещё присутствует жидкий металл. Только после выхода из камеры орошения сталь становится застывшим слитком, из которого в последующем изготавливаются листы и кузовные детали. Т. е. вся установка непрерывной разливки представляет собой комплексную систему, в которой отдельные процессы согласованы друг с другом. В случае возникновения проблемы на одном участке, как правило, нарушается работа всей системы.

Прерывание процессов разливки можно предотвратить

Одним из важнейших защитных мероприятий производственного процесса является термический контроль с помощью инфракрасных термометров и тепловизоров для металла. Он должен быть предельно точным, чтобы как можно раньше обнаружить опасность прерывания процесса разливки и предотвратить его. Целью является удержание максимально постоянной скорости разливки, так как её уменьшение ведёт к производственным потерям. Сложность при этом состоит в том, что требования к системе контроля на разных участках процесса, где могут возникнуть проблемы, очень различаются. Тепловизоры, например, наилучшим образом подходят для измерения доли шлака и обнаружения мест перегрева. В сложных климатических условиях на радиальном участке, напротив, большим преимуществом является применение инфракрасных термометров из нержавеющей стали.

Тепловизор управляет распределением шлакообразующей смеси

С целью обеспечения качества необходимо поддерживать температуру стали в ковше на одном уровне. Ранее для этого шлакообразующую смесь по всей поверхности наносили вручную. Сегодня процесс нанесения автоматизирован и оптимизирован: осуществляется непрерывный контроль температуры поверхности ванны и в распределителе с помощью инфракрасной камеры для определения мест перегрева, после чего смесь насыпается только в перегретых местах. Гранулят с помощью компактного передвижного узла точно дозируется, подаётся к месту применения и там равномерно распределяется по расплаву. Вместе с повышением безопасности сотрудников данная техника обеспечивает ещё и более высокое качество слитка. Это работает, впрочем, только на основе точных данных измерений. Фирма S&B Industrial Minerals Gruppe, которая предлагает так называемое устройство подачи расплава, FluxFeeder, в виде автономного решения, или в виде установки с электронной системой управления, выбрала инфракрасные камеры серии optris PI Serie фирмы Optris.

Противостоять суровым условиям с помощью пирометров спектрального соотношения

Специально для сложных окружающих условий в камере орошения был разработан пирометр спектрального соотношения CTratio. Особенностью данного датчика является детектор конструкции типа «сэндвич», который измеряет энергию излучения до двух различных длин волн. Такая конструкция обозначается также как 2-цветный пирометр. Температуру объекта пирометр CTratio рассчитывает из соотношения обоих значений энергии. Благодаря этому этот высокопроизводительный инфракрасный термометр полностью нечувствителен к пару, пыли и загрязнённым смотровым окнам, и наилучшим образом подходит для контроля температуры прутка на радиальном участке. При степени загрязнённости окна до 95 процентов он выдаёт точные данные измерения в диапазоне температур от 700 до 1 800 градусов Цельсия. Кроме того, благодаря стекловолоконному кабелю и отдельному электронному блоку его можно применять при температуре до 250 градусов Цельсия без дополнительного охлаждения. Инфракрасный термометр выполняет измерения в нескольких местах в камере орошения и на выходе прутка. Если температура заготовки не оптимальна, можно в режиме реального времени, например, отрегулировать температуру в ковше или скорость процесса разливки.

Вывод: бесконтактное измерение температуры экономит деньги

Чем выше эффективность работы установки непрерывной разливки, тем сильнее нагрузка отдельных участков системы. Одновременно существенно увеличиваются издержки производства при возникающих проблемах, вплоть до прерывания процесса разливки. Поэтому инвестирование в методы контроля производственного процесса всё более выгодно для эксплуатирующего оборудование предприятия. Это вызвало появление, особенно в области термографического контроля, специальных производителей, таких как Optris, которые с помощью ряда инновационных решений вывели на более высокий уровень процесс измерения температуры, начиная от поворотного стенда для ковшей и заканчивая слитком.