Контейнер для хранения датчика непрерывного измерения температуры жидкой стали

Когда речь заходит о контейнерах для хранения датчиков непрерывного измерения температуры жидкой стали, многие сразу думают о простой металлической коробке. Но на практике это один из тех узлов, где мелочи решают всё — от скорости замены до погрешности в 2-3% при следующем запуске. У нас в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс через это прошли, когда разрабатывали систему для одного из уральских комбинатов.

Почему стандартные решения не работают

Изначально пробовали брать готовые термоконтейнеры из нержавейки. Казалось бы, логично — сталь выдерживает температуры, герметичность есть. Но при тестах выяснилось: при резком охлаждении после извлечения датчика на внутренних стенках конденсируется влага. Для пирометрических датчиков, особенно ИК-типа, это смерть.

Один случай запомнился: на ММК после замены датчик выдавал расхождения в 15-20°C. Разбирались неделю — оказалось, в контейнере оставались микрочастицы окалины. Они не мешали механически, но влияли на калибровку оптики.

Пришлось пересматривать конструкцию полностью. Сделали двойные стенки с азотной продувкой — дорого, но иначе теряли точность. Кстати, сейчас на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть чертежи такой системы, но там упрощённая версия.

Критичные детали, которые не увидишь в спецификациях

Например, материал прокладок. Силикон выдерживает до 300°C, но при контакте с брызгами шлака деградирует за 2-3 месяца. Перешли на армированный асбест — проблема ушла, но пришлось согласовывать с экологами.

Ещё момент — крепление крышки. Резьбовые соединения закисали после 10-15 циклов, особенно в зонах с высокой влажностью. Сделали быстросъёмные защёлки с пружинной сталью 60С2ХФА. Дороже на 30%, но служба механиков перестала нам звонить по ночам.

Важный нюанс: внутреннее покрытие. Обычная краска выгорала, оставляла налёт на линзах датчиков. После испытаний 12 составов остановились на керамическом напылении — держит до 800°C без выделений.

Как температура хранения влияет на калибровку

Многие забывают, что контейнер — это не просто ящик, а термостатированная среда. Если датчик из 1600°C стали поместить в контейнер при 25°C, возникает термический шок. Для ИК-датчиков это критично: дрейф нуля может достигать 0.5% от шкалы.

Мы в Тэнъи Электроникс экспериментировали с подогревом контейнеров. Сначала электрическим — дорого и ненадёжно в цеховых условиях. Потом пробовали использовать остаточное тепло от предыдущих измерений через теплоаккумуляторы. Сработало, но только для циклов с интервалом до 40 минут.

Сейчас для критичных участков рекомендуем систему с принудительным поддержанием 150-200°C. Да, энергозатраты растут, но погрешность снижается в 3 раза.

Реальные кейсы с производств

На Череповецком комбинате была история: датчики выходили из строя через 2 недели. Оказалось, контейнеры стояли в зоне вибрации от транспортера слитков. Микросмещения в 0.1-0.3 мм постепенно разрушали оптические компоненты. Добавили амортизирующие прокладки — ресурс вырос до 6 месяцев.

Другой пример: на ЭСПЦ НЛМК жаловались на запотевание линз. Проблема была не в контейнере, а в технологии извлечения — операторы не выдерживали время температурной стабилизации. Пришлось разрабатывать контейнеры с сигнальной индикацией готовности.

Интересный опыт получили при работе с непрерывными разливочными машинами. Там цикл измерения 8-12 секунд, стандартные решения не успевали. Сделали карусельную систему с 6 контейнерами — дорогое удовольствие, но для скоростного литья альтернатив нет.

Что изменилось за последние 5 лет

Раньше контейнеры рассматривали как вспомогательное оборудование. Сейчас это интегрированная часть измерительной цепи. В новых разработках ООО Шэньян Тэнъи Электроникс мы закладываем датчики контроля среды прямо в стенки контейнера.

Появились композитные материалы — например, керметы на основе нитрида алюминия. Выдерживают термические циклы лучше стали, но пока дороги для серийного применения.

Важный тренд — стандартизация интерфейсов. Раньше каждый завод требовал свои присоединительные размеры. Сейчас движемся к унификации, что снижает стоимость обслуживания на 15-20%.

Частые ошибки при эксплуатации

Самая распространённая — использование контейнеров не по назначению. Видели, как в них хранили запасные термопары, инструмент. Это нарушает температурный баланс.

Вторая ошибка — чистка абразивами. После такой обработки внутренняя поверхность теряет калибровочные характеристики. Для керамических покрытий допустимы только специальные пасты.

Третий момент — игнорирование контроля герметичности. Проверять уплотнения нужно каждые 200 циклов, но на практике это делают в 3-4 раза реже. Результат — попадание пыли на оптику ИК-датчиков.

Перспективные разработки

Сейчас тестируем систему с активной газовой средой. Вместо воздуха — азот с добавкой гелия для лучшего теплопереноса. Пока сложно с точки зрения логистики, но точность измерений выросла на 1.2%.

Интересное направление — ?умные? контейнеры с самодиагностикой. Датчик при помещении в контейнер автоматически проверяет целостность оптических трактов. Эту технологию мы как раз отрабатываем в совместном проекте с МИСиС.

Для особых случаев разрабатываем контейнеры с двойным назначением — хранение + предварительная калибровка. Это сокращает время простоя конвертерных установок на 8-10 минут за цикл.