Охлаждающий воздуховод для системы непрерывного измерения температуры жидкой стали завод

Если кто-то думает, что охлаждение измерительной системы в конвертере — это просто трубка с обдувом, значит он никогда не видел, как плавится термопара за 20 секунд при 1650°C. Вот тут и начинаются настоящие проблемы.

Почему стандартные решения не работают

Начну с очевидного: когда ставили первую систему на ММК, попробовали взять готовый воздуховод от итальянцев. Через три плавки — трещины по сварным швам. Оказалось, их расчеты не учитывали тепловые удары при продувке кислородом. Металл просто устал за месяц.

Тут многие грешат на материал, но дело не только в нержавейке. Важен угол подвода воздуха — если направить поток прямо на измерительное окно, конденсат с пылью забьёт оптику за смену. Приходилось каждый раз разбирать и чистить пирометр, а это простой 40 минут.

Кстати, про температурный градиент: на стенке воздуховода выпадает окалина, которая потом отслаивается и летит в систему измерения. Видел случаи, когда из-за такой мелочи суточное отклонение по температуре достигало 15°C.

Конструкция, которая выживает

Сейчас мы в Тэнъи Электроникс делаем охлаждающий воздуховод с двойным контуром — внешний для охлаждения, внутренний для очистки. Между ними идёт прослойка из керамического волокна, она держит перепад до 800°C. Но и это не главное.

Важнее оказался демпфер вибраций — обычные хомуты не гасят колебания от работы газоочистки. Пришлось ставить амортизаторы как в трубопроводах высокого давления. Мелочь? А без этого фланец расшатывается за квартал.

И да, угол раскрытия диффузора — 12 градусов, не 15 и не 10. Проверено на 17 установках. При 15 начинается срыв потока, при 10 — закоксовывание. Кажется, ерунда, но именно такие нюансы определяют, проработает система год или три месяца.

Монтажные ошибки, которые дорого обходятся

Запомните: нельзя крепить воздуховод внатяжку к раме пирометра. При тепловом расширении он либо потянет за собой измерительную головку, либо сам треснет. Видел оба варианта на Челябинском метзаводе — ремонт обошёлся в 400 тысяч против 50 за правильный кронштейн.

Ещё частая ошибка — экономия на фильтрах. Ставят обычные сетчатые перед системой непрерывного измерения температуры, а потом удивляются, почему форсунки забиваются окалиной. Нужен многоступенчатый фильтр с отстойником, лучше с автоматической продувкой.

Кстати, про компрессоры: если брать без ресивера, пульсации воздуха разбивают сопло за полгода. Причём визуально ничего не заметно, пока не посмотришь эндоскопом на микротрещины.

Реальные кейсы с наших объектов

На НЛМК в 2021 году поставили экспериментальную систему с принудительным охлаждением. Инженеры завода настаивали на минимальном расходе воздуха — 2 м3/ч. Через две недели пирометр вышел из строя от перегрева. Пришлось переделывать на 5 м3/ч с подогревом в зимний период.

А на Запсибе была обратная история: чрезмерное охлаждение летом вызывало конденсат на линзах. Пришлось добавлять блок осушки с рефрижератором. Кстати, именно после этого случая мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс разработали модуль климат-контроля для измерительных трактов.

Самый показательный пример — модернизация на Магнитке. Там старый воздуховод работал 9 лет, но давал погрешность ±8°C. После замены на нашу разработку с лабиринтным охлаждением уложились в ±2°C. Секрет оказался в предварительном подогреве воздуха до 60°C зимой — исключил образование льда в тракте.

Что не пишут в технической документации

Ни один производитель не упоминает про электрохимическую коррозию в местах контакта нержавейки и медных трубок. Мы узнали об этом только после трёх отказов на Криворожстали. Теперь ставим изолирующие прокладки из фторопласта.

Ещё момент: вихревые потоки при обдуве создают инфразвуковые колебания. На одном из заводов это вызывало резонанс всей измерительной фермы. Пришлось добавлять гасители — обычные перфорированные пластины внутри канала.

И главное: никогда не используйте гибкие гофры в основном тракте. Их ресурс — максимум 6 месяцев в условиях цеха. Только жёсткие трубы с компенсаторами.

Перспективные разработки

Сейчас тестируем систему с рекуперацией тепла — утилизируем нагретый воздух для подогрева технологических помещений. На tengyidianzi.ru есть предварительные расчёты по экономии, но пока рано говорить о результатах.

Интересное направление — комбинированное охлаждение: воздух + термотрубки. Позволяет в 1.5 раза сократить расход сжатого воздуха. Но пока дорого для серийного внедрения.

Для непрерывного измерения температуры жидкой стали сейчас экспериментируем с керамическими вставками в зоне максимального нагрева. Ресурс пока в 3 раза выше обычной нержавейки, но стоимость ещё высока.

Выводы, которые стоит запомнить

Любой охлаждающий воздуховод — это компромисс между эффективностью, надёжностью и стоимостью. Не бывает идеального решения на все случаи.

Главный критерий — не первоначальная цена, а стоимость владения. Наши системы дороже китайских аналогов на 30%, но работают в 4 раза дольше. Математика простая.

И последнее: никогда не экономьте на проектировании. Лучше потратить лишнюю неделю на расчёты, чем потом переделывать всю систему в горячем цеху. Проверено на десятках заводов от Урала до Сибири.