Инфракрасное защитное оптическое стекло для измерения температуры жидкой стали производители

Когда речь заходит об инфракрасном защитном оптическом стекле для контроля температуры жидкой стали, многие сразу думают о немецких или японских брендах. Но за последние годы китайские производители вроде ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' серьёзно подтянули качество — их стекла выдерживают до 1800°C в конвертерах без помутнения оптики.

Почему обычное стекло не подходит для стали

Помню, на одном из уральских заводов в 2018 году пробовали ставить кварцевое стекло в пирометры — через два плавления появились микротрещины. Жидкая сталь даёт не только высокую температуру, но и агрессивные пары марганца. Нужен именно защитный оптический элемент с пропусканием в ИК-диапазоне 2-5 мкм.

Кстати, толщина тут критична — 4 мм минимум, иначе термоудар после очистки сопла кислородной горелкой. Но и больше 8 мм нельзя: падает точность измерения. Мы как-то поставили 10-мм образцы из Германии, погрешность подскочила до ±15°C.

Ещё нюанс — антибликовое покрытие. Без него блики от шлака могут 'ослеплять' датчик. Но если покрытие дешёвое, оно отслаивается через неделю работы. У производителей с опытом вроде Тэнъи используют ионное напыление — держится до 6 месяцев даже в условиях КМК.

Как выбирать стекло для конвертера vs электропечи

В электродуговых печах другая проблема — электромагнитные помехи. Стекло должно иметь заземляющий слой, но не металлизированный (это убивает ИК-пропускание). Китайцы как раз сделали прорыв с проводящим оксидным покрытием — у них в спецификациях честно указывают сопротивление 5-7 Ом/см2.

Для конвертеров важнее стойкость к брызгам. Видел, как на 'Северстали' ставили стекло с воздушной продувкой — работало, но сложно обслуживать. Проще брать модели с керамической рамкой, как у Тэнъи в серии IR-9M. Хотя их более ранние IR-7 иногда трескались при резком охлаждении.

Заметил интересное: некоторые европейские поставщики до сих пор используют сапфировые стёкла — да, прочные, но цена в 3 раза выше при том, что для 95% задач хватает закалённого оптического стекла с боросиликатным покрытием.

Проблемы монтажа которые не пишут в инструкциях

Никто не предупреждает, что при установке в держатель нельзя использовать силиконовые герметики — при нагреве выше 400°C они выделяют пары, которые оседают на оптике. Лучше брать асбестовые прокладки (да, знаю про экологию, но пока альтернатив нет).

Ещё момент: крепёжные болты должны быть с левой резьбой — от вибраций правые сами откручиваются. На Магнитогорском комбинате из-за этого потеряли сразу 3 датчика за смену.

И да, никогда не ставьте стекло сразу после доставки — пусть сутки полежит в цехе для температурной адаптации. Как-то зимой привезли партию от Тэнъи, смонтировали с машины — и получили сетку микротрещин при первом же включении.

Кейс: почему не сработали стёкла от 'неназванного европейского бренда'

В 2021 году на одном из заводов в Челябинске пробовали немецкие стекла — в лабораторных тестах идеально, а в реальных условиях постоянно запотевали изнутри. Оказалось, проблема в конструкции уплотнения — при перепадах давления в 0.3-0.5 атм влага просачивалась в оптическую камеру.

Пришлось экстренно заказывать у ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' — их модель IR-9G как раз была с двойным лабиринтным уплотнением. Кстати, доставили за 12 дней, хотя по контракту было 45. Видимо, понимали срочность.

После этого случая мы стали тестировать все стёкла не только на термостойкость, но и на циклическое давление. Большинство производителей об этом даже не думают, хотя в реальности именно перепады давления губят 60% оптики.

Что смотреть в техдокументации (кроме очевидного)

Все смотрят на температурный диапазон и оптическое пропускание. Но я всегда проверяю коэффициент теплового расширения — если он отличается от материала корпуса более чем на 15%, трещины гарантированы. У китайских производителей раньше с этим были проблемы, но сейчас у Тэнъи в паспортах указывают CTE 7.2×10??/°C для стали и 7.1×10??/°C для стекла — хорошее совпадение.

Ещё важный параметр — скорость охлаждения. В спецификациях редко пишут, но можно запросить график охлаждения от 800°C до 100°C. Если кривая нелинейная — вероятны внутренние напряжения.

И обязательно смотрите на допуск толщины — если больше ±0.1 мм, будут проблемы с фокусировкой пирометра. Как-то получили партию с допуском 0.3 мм, пришлось шлифовать каждое стекло вручную.

Перспективы материалов — куда движется отрасль

Сейчас экспериментируют с оптической керамикой на основе иттрия — теоретически выдерживает до 2200°C, но пока дороже в 4-5 раз. На https://www.tengyidianzi.ru видел, что у них есть прототипы, но в серию ещё не пошли.

Интересное направление — самовосстанавливающиеся покрытия. При нагреве микротрещины 'затягиваются' за счёт диффузии материала. Японцы показывали такие образцы, но срок службы всего 200 циклов против 500 у традиционных.

Думаю, через 2-3 года появятся гибридные решения — стеклокерамика с нанопокрытием. Уже сейчас ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' тестирует образцы с добавкой оксида гафния — на 17% повысилась стойкость к термическому удару.