Инфракрасное защитное оптическое стекло для измерения температуры жидкой стали

Когда речь заходит о непрерывном измерении температуры жидкой стали, многие сразу думают о пирометрах, но мало кто понимает, насколько критична роль защитного стекла — именно оно принимает на себя всю тяжесть условий эксплуатации.

Почему обычное стекло не подходит

В начале своей карьеры я видел, как на одном из заводов попробовали использовать кварцевое стекло для защиты пирометра в зоне разливки стали. Через два часа эксплуатации появились микротрещины, а через смену — полное помутнение. Пришлось срочно менять на ходу, потеряли точность измерений на 40-50 градусов.

Жидкая сталь — это не просто высокая температура. Летящие брызги шлака, постоянные термические удары от открывания затворов, химически агрессивная атмосфера цеха... Обычное оптическое стекло здесь не просто портится — оно меняет коэффициент пропускания, искажая показания.

Как-то раз мы проводили испытания с немецким стеклом — вроде бы качественное, но не учли специфику наших производственных циклов. После 15 теплосмен начало постепенно терять прозрачность в ИК-диапазоне. Пришлось признать — универсальных решений нет, нужно разрабатывать под конкретные условия.

Ключевые параметры выбора

Сейчас при подборе инфракрасного защитного оптического стекла в первую очередь смотрю на три вещи: спектральный диапазон 1-5 мкм (именно там работают наши пирометры), термостойкость до 800°C с возможностью кратковременных скачков до 1000°C, и обязательно — устойчивость к окислению.

Толщина — отдельная история. Слишком тонкое (менее 4 мм) быстрее прогревается, но и деформируется от перепадов. Слишком толстое (более 8 мм) создает дополнительные погрешности измерения. Остановились на 5-6 мм с обязательной термообработкой кромок.

Особенно важно покрытие. Антибликовое нанесение с рабочей стороны снижает рассеивание, но должно выдерживать регулярную очистку от нагара. Без покрытия стекло теряет до 15% эффективности, но и плохое покрытие отслаивается через месяц-другой.

Практические проблемы и решения

На МНЛЗ часто сталкивались с конденсатом на внутренней поверхности стекла. Решение оказалось простым до гениальности — установка миниатюрного обдува очищенным воздухом. Но пришлось перебрать три схемы подачи, прежде чем добились стабильности.

Еще одна головная боль — крепление. Стандартные зажимы не учитывали тепловое расширение. После нескольких случаев растрескивания перешли на пружинные фиксаторы с графитовыми прокладками. Мелочь, а без нее вся система не работает.

Калибровка — отдельный разговор. Мы всегда делаем замеры сначала через новое стекло, потом — через бывшее в эксплуатации месяц. Разница в показаниях иногда достигает 20-30°C, что для технологии выплавки критично. Поэтому теперь в протоколах обязательно указываем состояние оптики.

Опыт сотрудничества с производителями

С ООО Шэньян Тэнъи Электроникс работаем уже третий год. Их подход к разработке инфракрасного защитного оптического стекла отличается — они сначала запрашивают данные о типе печи, составе атмосферы, цикличности процессов. Не просто продают стекло, а подбирают под технологию.

Помню, как для нашего кислородно-конвертерного целя они предложили вариант с повышенной стойкостью к парам цинка. Обычное стекло в таких условиях мутнело за неделю, их разработка выдерживала 2-3 месяца без существенной деградации характеристик.

На их сайте https://www.tengyidianzi.ru сейчас можно найти технические спецификации, но живого общения с инженерами это не заменит. Они всегда готовы обсудить нестандартные требования — например, для измерений в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, где кроме температуры есть еще и водяной туман.

Типичные ошибки при эксплуатации

Самая распространенная — экономия на очистке. Видел случаи, когда стекло протирали грубой тканью, оставляя микроцарапины. Через месяц ИК-пропускание падало на 25-30%. Теперь обучаем персонал использовать специальные салфетки и очистители.

Еще одна ошибка — игнорирование угла установки. Если стекло стоит под неправильным углом к потоку излучения, возникают дополнительные погрешности. Особенно важно для бесконтактных систем, где каждый процент точности на счету.

Забывают про тепловые зазоры. На одном из заводов стекло треснуло после полусмены работы — оказалось, монтажники закрепили 'внатяг' без учета расширения. Теперь всегда оставляем минимум 0.5 мм по периметру.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многослойными стеклами — разные слои работают в разных спектральных диапазонах. Это позволяет точнее отсекать помехи, но пока есть проблемы с долговечностью таких конструкций.

Интересное направление — 'умные' стекла с датчиками собственного состояния. В теории это позволит заранее знать, когда оптические свойства начинают ухудшаться, и планировать замену без остановки процесса.

Для особо тяжелых условий рассматриваем сапфировые стекла — дорого, но в 3-4 раза долговечнее. Правда, есть нюансы с ИК-пропусканием в нужном нам диапазоне, пока изучаем.

Выводы и рекомендации

За годы работы понял: инфракрасное защитное оптическое стекло — не расходник, а полноценный компонент измерительной системы. Его выбор определяет точность всего процесса непрерывного измерения температуры.

Сейчас всегда советую коллегам вести журнал замены стекол с фиксацией изменений в показаниях. Это помогает прогнозировать срок службы и планировать замену до критического ухудшения точности.

Для каждого производства — свой оптимальный вариант. Универсальных решений нет, нужно тестировать в реальных условиях. Как показывает практика сотрудничества с ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, только индивидуальный подход дает стабильный результат.