Бесконтактное измерение температуры в металлургии — это сложная метрологическая задача, сопровождающая практически весь производственный цикл: от плавки и разливки до сварки и закалки. От стабильности температурного режима напрямую зависят качество продукции, эффективность технологического процесса и снижение риска производственного брака. При этом точность измерений зависит не только от характеристик оборудования, но и от окружающей среды, свойств металла и условий самого процесса.
Факторы, влияющие на точность измерений Одним из ключевых факторов, является спектральное пропускание воздуха, которое напрямую зависит от длины волны: области высокого затухания чередуются с атмосферными окнами высокой пропускающей способности. В длинноволновом диапазоне (8–14 мкм) коэффициент пропускания остается высоким, тогда как в коротковолновом диапазоне может возникать измеримое ослабление сигнала. Тем не менее, именно коротковолновые диапазоны (1,1–1,7 мкм, 2–2,5 мкм и 3–5 мкм) являются типичными и наиболее эффективными окнами измерения в металлургии.
Дополнительное влияние оказывают внешние источники теплового излучения. В металлургическом производстве температура окружающей среды часто превышает температуру самого объекта измерения, что может приводить к искажению данных. Для компенсации подобных воздействий инфракрасные приборы оснащаются функцией компенсации температуры окружающей среды, а наиболее точные результаты достигаются при использовании дополнительного датчика компенсации и корректно настроенной излучательной способности.
Излучательная способность как ключевой параметр
В металлургии излучательная способность металлов становится определяющим параметром для корректного измерения. Она зависит от материала, состояния поверхности, температуры, длины волны и конфигурации измерения. Металлические поверхности относятся к селективным излучателям: их излучательная способность изменяется в зависимости от температуры и длины волны.
Именно поэтому измерение температуры металлов рекомендуется проводить в коротковолновом диапазоне. При высоких температурах и коротких длинах волн металлические поверхности обладают максимальной интенсивностью излучения и наиболее высокой излучательной способностью. Кроме того, в этом диапазоне коэффициенты излучения чистого металла и его оксида практически совпадают, что позволяет существенно снизить погрешности, возникающие при изменении состояния поверхности.
Работа в тяжелых производственных условиях Металлургическое производство сопровождается пылью, дымом и взвешенными частицами, которые загрязняют оптику измерительных систем. Для защиты оборудования используются системы воздухообдува, предотвращающие загрязнение линз. Дополнительно применяются аксессуары воздушного и водяного охлаждения, позволяющие использовать инфракрасные тепловизоры и пирометры даже в самых экстремальных условиях окружающей среды.
Практическое применение температурного контроля на этапах производства
- Контроль резервуаров для расплавов: Расплавленный металл транспортируется в сталеразливочных ковшах и других резервуарах, работающих при экстремальных температурах. Несмотря на использование огнеупорных материалов, постоянное воздействие металла до 1500 °C может приводить к появлению разрывов и трещин. Тепловизионные камеры позволяют своевременно обнаруживать критические температурные точки и предотвращать аварийные ситуации.
- Непрерывная разливка и прокат: В процессах непрерывной разливки стали критически важен высокоточный мониторинг температуры инфракрасными средствами. Стабильный температурный режим и отсутствие незапланированных простоев напрямую влияют на экономическую эффективность. На линиях прокатного стана температура формования слябовых заготовок (около 1250 °C) между роликами постоянно контролируется для обеспечения качества продукции.
- Ковка, литье и глубокая вытяжка: при штамповочной ковке заготовки должны достигать строго определенной температуры перед формованием, что контролируется тепловизорами и пирометрами (как до, так и после формования, а также перед складированием). При глубокой вытяжке в реальном времени контролируется температура и вытяжной матрицы, и обрабатываемого листа. В литейном производстве температура расплава измеряется на выходе из плавильного агрегата и в процессе заливки форм, так как она напрямую влияет на качество конечного изделия.
- Сварка, закалка и контроль шлака: при индукционной сварке труб контроль температуры шва осуществляется после прохождения через индуктор и перед обжимными роликами для обеспечения качества соединения. Во время индукционной закалки соблюдение точного временного и температурного графика гарантирует требуемую структуру металла после резкого охлаждения. Отдельной задачей является обнаружение шлака: инфракрасные камеры и специализированное программное обеспечение (например, PIX Connect) позволяют определять его процентное содержание и минимизировать его влияние на качество конечного продукта.
Точное измерение температуры в металлургии требует комплексного подхода. На результат влияют длина волны, излучательная способность металла, атмосферные условия и температура окружающей среды. Именно поэтому в металлургической промышленности применяются специализированные коротковолновые инфракрасные системы, рассчитанные на надежную работу в сложных производственных условиях и обеспечивающие строгий контроль качества на всех этапах создания продукции.
С уважением,
АО «Теккноу»