Высокотемпературный радиационный зонд для жидкой стали

Когда слышишь про высокотемпературный радиационный зонд, многие представляют лабораторный прибор с идеальной калибровкой. На деле же — это обгоревший стальной корпус, вечно забитый шлаком оптический канал и погрешности, которые приходится компенсировать буквально на глаз. В этой статье — никаких глянцевых описаний, только то, с чем сталкиваешься у конвертера.

Почему излучение — не панацея, а инструмент с характером

До сих пор встречаю инженеров, уверенных, что радиационный метод исключает контакт с расплавом — значит, проблемы с эрозией датчика решены. Но забывают про тепловые помехи от факела горения или пары цинка в составе стали. На одном из заводов в Челябинске мы три недели ломали голову, почему показания скачут на 40–50°C. Оказалось, отражающая пластина зонда покрывалась микроскопическим слоем оксидов алюминия — их не видно визуально, но ИК-лучи они искажают катастрофически.

Кстати, про калибровку. Если производитель говорит, что зонд работает стабильно полгода без поверки — не верьте. На практике уже после 2–3 месяцев активных замеров в режиме 1650–1700°C начинает ?уплывать? нижняя граница диапазона. Приходится либо закладывать поправочный коэффициент (у нас свой, эмпирический), либо ставить эталонный термопарный датчик параллельно — но это уже история для отдельного разговора.

Особенно критичен момент с затуханием сигнала при загрязнении кварцевого окна. Чистят его обычно продувкой аргоном, но если давление подачи недостаточное — шлаковые частицы все равно оседают. Однажды на ММК пришлось экстренно менять всю оптическую сборку прямо между плавками — потому что оператор перепутал шланги и подал не аргон, а воздух. Окно поплыло за 10 минут.

Конструкционные провалы и неочевидные решения

Самый частый косяк в конструкции — неудачное расположение точки крепления водяного охлаждения. Казалось бы, мелочь. Но когда патрубки смещены всего на 15–20 мм от оси, возникает локальный перегрев, и герметик на стыках начинает деградировать. У радиационного зонда от ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? в модификации 2022 года эту проблему устранили — развернули подводящие магистрали под углом 120 градусов, что улучшило теплоотвод даже при скачках давления в системе.

Кстати, про их разработки. На сайте https://www.tengyidianzi.ru упоминается, что они используют спеченные керамические элементы для защиты оптики. Мы тестировали такие на электропечи в Липецке — действительно, стойкость к термическому удару выше, чем у стандартных алюмооксидных вставок. Но есть нюанс: при резком охлаждении (например, если зонд случайно опустили в воду после замера) керамика может треснуть вдоль волокон. Так что инструкция ?не допускать перепадов более 200°C/сек? — не просто формальность.

Еще из практики: никогда не используйте медные прокладки в соединениях высокотемпературных зондов. Кажется, медь хорошо проводит тепло, но при циклических нагревах она ?течет?, и соединение разбалтывается. Лучше брать никелевые или, в крайнем случае, стальные с графитовым напылением.

Полевые эксперименты: когда теория сталкивается с реальностью цеха

В 2021 году мы пробовали ставить радиационные зонды не сверху, а сбоку от ковша — якобы так меньше влияние дымовой завесы. Идея провалилась: боковая установка давала стабильный сигнал только при заполнении ковша более чем на 80%, а на малых объемах стали ИК-датчик ловил отражение от стенок и завышал температуру на 70–100°C. Пришлось возвращаться к классической схеме с верхним погружением.

Еще один курьезный случай — влияние вибрации. На непрерывном стане в Магнитогорске зонд выдавал хаотичные пики каждые 12–15 секунд. Долго искали причину — оказалось, вибрация от роликов транспортера вызывала микросдвиг зеркала в оптической системе. Лечилось жестким креплением корпуса через демпфирующую прокладку.

И да, никогда не экономьте на длине кабеля между зондом и блоком управления. Однажды сократили длину с 10 до 6 метров — и начались наводки от силовых шин плавильной печи. Сигнал стал шумным, пришлось ставить дополнительный экран.

Сервис и адаптация под российские условия

Многие европейские производители не учитывают, что в России датчики могут храниться на складе при -30°C, а потом резко вводиться в работу при +1800°C. От таких перепадов даже качественная керамика трескается. В ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? под это разработали протокол постепенного прогрева — первый час на пониженной мощности, с контролем градиента. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru есть технические заметки на эту тему, но живого опыта это не заменит.

Замена расходников — отдельная головная боль. Например, кварцевое окно нужно менять не по регламенту (каждые 500 замеров), а по фактическому состоянию. Мы в цехе завели простой тест: если при осмотре через окно не видно четкого контура нити накала — пора менять. Экономит до 40% затрат на запчасти.

И последнее: не доверяйте автоматической коррекции показаний по температуре окружающей среды. Зимой в цехе +15°C, летом +45°C — и да, это влияет на электронику. Но ?умные? поправки часто перекомпенсируют, особенно в зондах с цифровой обработкой. Мы отключили эту функцию и перешли на ручной ввод поправок по графику, который составили за 3 года наблюдений.

Что в сухом остатке? Практические выводы без прикрас

Работа с высокотемпературными радиационными зондами — это постоянный компромисс между точностью и живучестью. Да, они позволяют избежать контакта с агрессивной средой, но требуют ежеминутного контроля состояния оптики, охлаждения и калибровки. Технологии ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? здесь — один из рабочих вариантов, особенно их последние модели с активной системой продувки.

Самое важное — не ждать от зонда идеальных показаний ?из коробки?. Его нужно приручать: изучать особенности каждого цеха, вести журнал отклонений, настраивать под конкретную марку стали. Только тогда он станет надежным инструментом, а не источником постоянных головных болей.

И да — никогда не полагайтесь только на данные зонда при ответственных плавках. Всегда дублируйте замеры классической термопарой, хотя бы выборочно. Проверено десятками аварийных ситуаций за 15 лет работы.