ТЕМПЕРАТУРНЫЙ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОБОРУДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛОВ

Каталог разработок/КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЙ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ/2. Непрерывный термоконтроль

2.4 Световодный контроль температуры металлических расплавов непосредственно в металлургических агрегатах

2.4.1 Световодные термометрические технологии - описание

Назначение

Предназначены для технической реализации непрерывного световодного термоконтроля закрытых объектов. Например, технологии обеспечивают непрерывный, в течении кампании футеровки, контроль и регулирование температуры металлических расплавов под шлаком в металлургических печах и агрегатах. Могут также использоваться для непрерывного термоконтроля солевых и керамических расплавов, газовых сред и футеровки, границы жидкого и твердого металла и других технологических параметров.

Принцип работы

Основан на световодном формировании и передаче через футеровку (стенку) металлургического агрегата теплового излучения, термометрические параметры которого однозначно связаны с температурой контролируемого объекта. Формирование и передача теплового излучения объекта осуществляется световодным устройством, стационарно установленным в футеровке (стенке) агрегата. Основным элементом световодного устройства является цилиндрический световод с прямыми торцами, обеспечивающий оптический контакт первичного пирометрического преобразователя с термометрируемым расплавом.

Основные технические характеристики

Диапазон измеряемых температур, °С	600...1800.
Погрешность измерений, %	≤0,5.

Преимущества

В отличие от известных решений, технологии, впервые в мировой практике, обеспечивают непрерывный высокоточный термоконтроль объектов закрытого типа, в том числе металлических расплавов под шлаком в металлургических печах и агрегатах. Например, погрешности термоконтроля жидкого металла в индукционных тигельных и канальных плавильных, миксерных и разливочных печах соответственно не превышают 6,4; 4,9 и 4,3 °С, в диапазоне от 1200 до 1600 °С.

Технико-экономическая эффективность

Световодные термометрические технологии обеспечивают непрерывный контроль и оптимальное управление температурными режимами технологических процессов, в том числе металлургических процессов получения, обработки и разливки жидкого металла. Например, на промышленных печах типа ИЧТ-10 было достигнуто рекордное, практически двукратное, снижение расхода электроэнергии до 434 кВт*ч на выплавку и перегрев до 1400 °C 1 т чугуна.

Патентная защита

Технологии защищены авторскими свидетельствами и патентами, в том числе 34 патентами в Австралии, Болгарии, Германии, Великобритании, Канаде, США, Швеции и Японии.

Иммерсионный торец СУ в подине индукционной тигельной плавильной печи

**2.4.2 Световодные термометрические технологии в промышленных условиях**

Схема работы световодных технологий	Основные элементы световодной термометрической системы	Конструкция световодного устройства (СУ)

Размещение CУ в подине индукционной тигельной плавильной печи

Монтаж СУ в боковой стенке индукционной тигельной плавильной печи		Внешняя часть СУ в индукционной тигельной плавильной печи

СУ на "холодной" и работающей индукционной тигельной плавильной печи		Вторичный измерительный преобразователь (ВИП), измерительный регистрирующий прибор и выносное цифровое индикаторное устройство (ВЦИУ) на медеплавильной печи

Охлаждающее устройство (ОУ) на индукционной тигельной миксерной печи	ОУ на индукционной канальной миксерной печи	ВЦИУ на индукционной тигельной печи

2.4.3 Технико-экономические показатели использования непрерывного световодного термоконтроля в металлургии

СУ и ОУ на индукционной канальной медеплавильной печи

Световодный термоконтроль на индукционной канальной миксерной печи

СУ на индукционной разливочной печи

Непрерывный контроль температуры жидкого металла в индукционных тигельных и канальных плавильных, миксерных и разливочных печах

На базе современной оптоэлектронной, волоконной, микропроцессорной и компьютерной техники, а также новых керамических материалов разработаны световодные технологии непрерывного контроля и регулирования температуры металлических расплавов в индукционных тигельных и канальных плавильных, миксерных и разливочных печах.
Световодные термометрические системы включены в состав индукционных печей. Созданные на базе непрерывного термоконтроля технологические процессы и алгоритмы получения и обработки жидкого чугуна, алгоритмы и принципы управления плавкой, миксерованием и разливкой металла использованы машиностроительными отраслями в АСУТП Электроплавка. Разработки применены в отраслевых РТМ и инструкциях, которые представляют автоматические линии, специализированные участки и технологические процессы для получения, обработки и разливки жидкого чугуна в литейном производстве.
Экономия достигается в основном за счет снижения уровня брака и расхода электроэнергии, топлива и шихтовых материалов, повышения ресурса футеровки металлургического оборудования, исключения аварий, связанных с неконтролированным перегревом или охлаждением металла.

Монтаж световодной термометрической системы на нагревательной печи (Япония)

Испытания световодной технологии в промышленных условиях подтверждают высокую эффективность световодной технологии для непрерывного прецизионного высокотемпературного контроля нагревательных печей. Для сравнительных периодических кратковременных измерений температуры в нагревательной печи использован образцовый термоэлектрический термометр типа ТПП с НСХ ПП (S). Отклонения показаний световодной системы непрерывного термоконтроля от показаний образцового термоэлектрического термометра не установлены.

Непрерывный контроль температуры стали в промковше

Непрерывный термоконтроль конверторного процесса (предложение к сотрудничеству)

По технико-экономической эффективности и сложности ТОП-применением непрерывного термоконтроля в металлургии является конверторный процесс. По оценкам западных и японских специалистов, на разработку непрерывного термоконтроля конверторного процесса в мирe уже затрачено 1,5-2,0 млрд USD. Тем не менее, задача еще не решена. По той же информации, наша световодная технология ближе всех известных разработок к решению этой общемировой металлургической проблемы. Основная часть световодной технологии (оптоэлектроника, алгоритмы обработки первичной пирометрической информации и вспомогательные устройства) прошла широкую апробацию в производственных условиях и готова к непрерывному термоконтролю конверторного процесса. Для использования этой технологии на конверторе необходима адаптация световодного устройства к условиям конверторного процесса с применением современных теплоизоляционных материалов, керамики и нанокерамики.