Крепление для трубы непрерывного измерения температуры жидкой стали заводы

Когда слышишь про крепление для трубы непрерывного измерения температуры, половина технологов сразу представляет этакий универсальный хомут, который можно взять с полки и прикрутить к любой трубе. На деле же — это всегда кастомное решение, где каждый миллиметр зазора влияет на погрешность измерений. У нас на ММК в 2018 году пытались ставить китайские образцы с якобы 'регулируемым углом установки', так термопара прожила меньше двух плавок.

Почему стандартные решения не работают

Вот смотрите — большинство заводов до сих пор закупает хомуты по чертежам 1980-х годов, где предусмотрено крепление на болтах с графитовой прокладкой. Но при температуре свыше 1500°C графит дает усадку, появляется микрозазор, и инфракрасный датчик начинает 'видеть' не только жидкую сталь, но и стенки трубы. Погрешность в таких случаях достигает 30-40°C, что для непрерывного измерения просто неприемлемо.

Мы в свое время с коллегами из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' делали испытания на стенде, имитирующем реальные условия конвертера. Оказалось, что критичен не только материал крепления, но и точка контакта с измерительной головкой. Если давление распределено неравномерно — термопара вибрирует с частотой работы газоочистки, и получаем 'прыгающие' показания.

Кстати, про вибрацию — это отдельная история. На Новолипецком комбинате как-то поставили экспериментальное крепление с пружинными демпферами. Идея в теории хорошая, но на практике пружины 'уставали' после 10-15 циклов измерения. Пришлось переходить на цельнолитую конструкцию с компенсационными пазами.

Как мы пришли к клиновой системе фиксации

После серии неудач с резьбовыми соединениями (болты прикипали намертво уже после третьей плавки) начали пробовать клиновые зажимы. Первый прототип сделали в цехе ремонтной базы — взяли за основу конструкцию крепления футеровки, но уменьшили угол раскрытия до 7 градусов.

Интересно получилось с материалами — изначально пробовали жаропрочную сталь 20X23H18, но при циклическом нагреве она давала трещины в зонах контакта с измерительным модулем. Сейчас используем сильхромы с добавлением вольфрама, хотя и это не идеал — каждый сезон приходится пересматривать геометрию упорных пластин.

Самое сложное — обеспечить плотный прижим без деформации корпуса термопары. Мы для ОАО 'Северсталь' как-то делали партию креплений с двойным контуром уплотнения, но выяснилось, что при монтаже требуется юстировка с точностью до 0.1 мм. В условиях цеха это нереально, пришлось упрощать конструкцию до одного упорного кольца.

Опыт внедрения на действующих производствах

На Череповецком меткомбинате ставили нашу систему креплений для непрерывного измерения температуры жидкой стали на участке внепечной обработки. Там особые проблемы — постоянные подвижки конструкции из-за работы вакууматора. Применили плавающую платформу с амортизацией, но первый же тест показал, что стандартные пружины не держат — заменили на гидравлические демпферы от прокатных станов.

Запомнился случай на ЭСПЦ №2 — монтажники установили крепление строго по чертежу, но забыли про тепловое расширение несущей балки. После запуска печи всю конструкцию повело на 15 мм в сторону. Хорошо, что успели отключить до контакта с электродами.

Сейчас вот для нового ККЦ в Магнитогорске разрабатываем версию с дистанционной регулировкой — оператор может подкорректировать положение датчика без остановки процесса. Но это пока в тестовом режиме, есть проблемы с точностью позиционирования под нагрузкой.

Технические нюансы, о которых редко пишут в инструкциях

Мало кто учитывает, что при длительной работе в зоне расплава меняется не только геометрия крепления, но и коэффициент теплопроводности. Мы как-то разбирали образец, проработавший 8 месяцев — внешне целый, но тепловые характеристики изменились на 18% из-за диффузии углерода в основной материал.

Еще момент — крепежные элементы. Обычные гайки М20 выдерживают не больше 50 циклов 'нагрев-охлаждение'. Перешли на фланцевые соединения с конусной посадкой, но и там есть свои сложности — требуется прецизионная обработка поверхностей.

Сейчас тестируем керамические вставки в зоне контакта с измерительным модулем. Первые результаты обнадеживают — ресурс увеличился в 1.7 раза, но стоимость изготовления пока слишком высока для серийного применения.

Перспективы и ограничения современных решений

Если говорить про новые разработки, то интерес представляет композитный материал на основе карбида кремния — он держит температурные перепады до 2000°C без изменения геометрии. Но пока не решена проблема с хрупкостью при механических воздействиях.

В ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' недавно показывали экспериментальный образец с активным охлаждением — через полости в корпусе пропускают инертный газ. Решение эффективное, но требует дополнительного оборудования, что не всегда приемлемо для реконструируемых цехов.

Лично я считаю, что будущее за гибридными системами, где крепление для трубы является частью измерительного комплекса, а не просто механическим держателем. Но это потребует пересмотра всей концепции контроля температуры в сталеплавильном производстве.

Кстати, сейчас готовим техническое задание для модернизации системы на одном из уральских заводов — там хотят интегрировать температурный мониторинг в систему управления плавкой. Как раз рассматриваем вариант с 'умными' креплениями, которые сами диагностируют свое состояние.