Защитное оптическое стекло для систем непрерывного измерения температуры жидкой стали Основная страна покупателя

Когда говорят про защитные стекла для замеров в сталелитейных ковшах, сразу представляют себе какую-то универсальную деталь — ан нет. Вот уже семь лет мы в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' сталкиваемся с тем, что 70% отказов пирометров связаны именно с оптикой. Основной покупатель — Россия, но там до сих пор многие технологи пытаются экономить на стеклах, ставя обычный кварц вместо спецсоставов. А потом удивляются, почему через двое суток непрерывной работы в зоне расплава показания начинают плыть.

Почему кварц не работает в конвертерах

В 2019 году мы проводили испытания на Череповецком меткомбинате — сравнивали немецкое кварцевое стекло и наш сапфировый композит. Разница в стойкости оказалась критичной: кварц мутнел уже после 12 часов контакта с брызгами шлака, а сапфировое покрытие держалось 240 часов. Но тут важно не путать — речь именно о системах непрерывного измерения, где стекло постоянно находится в агрессивной среде, а не для периодических замеров.

Кстати, многие ошибочно считают, что главный враг — высокая температура. На самом деле, основной разрушитель — летучие соединения кальция и марганца. Они образуют на поверхности стекла несмываемую пленку, которая искажает ИК-сигнал. Мы в Tengyidianzi.ru даже разработали методику ультразвуковой диагностики степени загрязнения без демонтажа — сейчас ее внедряют на 'Северстали'.

Особенность именно российских производств — длинные технологические циклы. Если в Европе плавка редко превышает 6 часов, то на уральских заводах бывают смены по 12-14 часов. Соответственно, требования к стеклу жестче: нужно не просто выдерживать температуру, но и сохранять оптическую стабильность при циклических нагрузках.

Ошибки при монтаже которые сокращают срок службы

Чаще всего ломают не производственные факторы, а монтажники. Видел случаи, когда при установке датчика зажимали стекло с усилием 25 Н·м вместо положенных 8 — возникают микротрещины, которые при первом же термическом ударе разрастаются. В прошлом месяце на одном из заводов в Липецке так потеряли три дорогостоящих сенсора за неделю.

Еще одна проблема — неправильная герметизация. Если использовать силиконовые уплотнители вместо фторкаучуковых, при температурах выше 300°C начинается дегазация, и пары оседают именно на внутренней поверхности стекла. Очистить уже невозможно — только замена. Мы сейчас в комплекты поставки всегда кладем запасной набор уплотнителей и инструкцию на русском с пошаговыми фото.

Интересный момент: российские металлурги часто требуют увеличенный запас прочности 'на всякий случай'. Приходится делать стекла толщиной 8 мм вместо стандартных 6, хотя это ухудшает точность измерений на 0.3%. Компромисс находим за счет многослойного напыления — внешний слой берет на себя механические нагрузки, внутренний отвечает за оптику.

Как мы тестируем стекла перед отгрузкой

У нас в лаборатории в Шэньяне стоит печь с имитацией условий кислородного конвертера — не просто нагреваем до 1800°C, а создаем реальный химический коктейль из оксидов железа и шлакообразующих. Каждую партию стекол пропускаем через 50 циклов 'нагрев-охлаждение-химическая атака'. Отсеивается около 7% продукции, даже если визуально дефектов нет.

Особенно строго проверяем оптическую однородность. Бывает, стекло прошло все механические испытания, но дает погрешность в 2-3% при калибровке. Такие экземпляры отправляем на переплавку — для систем непрерывного измерения температуры жидкой стали даже минимальное искажение недопустимо.

Кстати, обнаружили интересную зависимость: при поставках в Сибирь зимой важно выдерживать стекла перед установкой не менее 6 часов при цеховой температуре. Резкий перепад от -40°C до +60°C вызывает напряжения в структуре материала. Пришлось даже разработать специальные термоконтейнеры для транспортировки.

Случай с Новолипецким комбинатом

В 2022 году там столкнулись с аномально быстрым помутнением стекол в системе контроля лазерных пирометров. Оказалось, проблема была не в качестве стекол, а в изменении технологии десульфурации — добавили новый реагент, пары которого содержали фтористые соединения. Стандартное сапфировое покрытие не выдерживало.

Пришлось экстренно разрабатывать модификацию с добавлением оксида иттрия. Интересно, что лабораторные испытания показали увеличение стойкости всего на 15%, а в реальных условиях новый состав проработал в 3 раза дольше. Видимо, есть нюансы взаимодействия с конкретными химическими процессами, которые невозможно смоделировать в лаборатории.

Сейчас для этого завода делаем стекла с увеличенным содержанием редкоземельных элементов — дороже на 40%, но межремонтный период увеличился с 3 до 8 месяцев. Металлурги подсчитали, что даже при такой цене экономия на простое оборудования окупает затраты за две плавки.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с наноструктурированными покрытиями, которые могут самоочищаться при температурах выше 1000°C. Пока лабораторные образцы выдерживают до 2000 циклов без деградации, но стоимость пока неподъемная для серийного производства — примерно в 12 раз выше обычных стекол.

Еще одно направление — умные стекла с встроенными датчиками износа. Представляете, когда система сама предупреждает о необходимости замены за 10-15 рабочих часов? Уже есть работающий прототип, но проблема в калибровке — при разных химических составах стали износ происходит по-разному.

Российские металлурги активно интересуются такими разработками, особенно после введения санкций на поставки европейских аналогов. В ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' сейчас как раз запускаем совместный НИОКР с Магнитогорским комбинатом по адаптации наших стекол к местным маркам сталей.

Что важно понимать при заказе

Никогда не заказывайте стекла без предоставления техпроцесса — состав шлака, температура в зоне измерения, длительность цикла. Мы как-то отгрузили стандартную партию для электросталеплавильной печи, а потом выяснилось, что там используется вакуумирование — пришлось переделывать всю партию с учетом других коэффициентов расширения.

Всегда требуйте протоколы заводских испытаний. На рынке много подделок, когда на дешевое стекло наносят тонкий слой защитного покрытия и выдают за премиум-продукт. Проверить просто — достаточно измерить твердость по Виккерсу в поперечном сечении.

И главное — не экономьте на мелочах. Разница в цене между хорошим и плохим стеклом — 3-5% от стоимости всего измерительного комплекса, а вот последствия отказа могут обойтись в сотни раз дороже. Особенно это актуально для России, где ремонтные окна в сталелитейном производстве расписаны на месяцы вперед.