Студентка ОмГТУ Яна Веприкова рассказала, почему способа точно определять температуру расплавов до сих пор не существовало, и как команде опорного вуза удалось решить эту проблему.

Металлургия – особое искусство. Специалисты этой отрасли не устают экспериментировать и создавать материалы, позволяющие усовершенствовать производство и обладающие необходимым набором характеристик. Конечно, в металлургии есть свои нюансы. Так, при создании расплавов важно четко соблюдать температурный режим. От этого будет зависеть качество сырья, а, значит, и изделия. Если расплав недогреть или перегреть, то он может потерять необходимые свойства, и из-за этого деталь, изготовленная из такого материала, может получиться непрочной, быстро сломаться и вывести из строя весь механизм. Однако до сих пор не существует способа быстро и без погрешности определить температуру расплава. С этой проблемой во время изучения пирометрии – метода бесконтактного измерения температуры – столкнулись омская студентка Яна Веприкова и ее научный руководитель, доктор технических наук Владимир Захаренко.

– Когда мы проанализировали работы в области пирометрии, то поняли: существует проблема в определении температуры расплавов. Измерить этот показатель качественно мешают шлаки, которые находятся на поверхности расплава, окалина и газопоглощающая среда. Кроме того, поскольку рядом с расплавом тоже держится высокая температура – более 100 градусов – электроника не выдерживает, – рассказывает Яна. – Мы решили заняться разработкой этой темы и попробовать создать прибор, который будет качественно определять температуру расплавов и отстраняться от существующих проблем: шлаков, окалины, газопоглощающей среды. При этом нам сразу было понятно, что само устройство – электроника – должно находиться в отдаленности, чтобы перепады температуры около расплавов не влияли на его работу.

Сейчас температуру расплавов измеряют двумя способами: при помощи термопары и «на глаз». Минус первого способа в том, что датчик, помещенный в расплав, выдает значение показателя в течение 10 секунд, а за это время может произойти всплеск температуры, и сырье потеряет необходимые свойства. Второй вариант тоже ненадежен. Определять температуру «на глаз» могут только опытные металлурги, делают они это по блеску пленки, которая образуется на расплаве при нагревании. Правда, ошибиться может даже специалист с большим стажем, а молодые сотрудники и вовсе не смогут определять температуру таким способом.

– Если недогреть или перегреть расплав, то в нем происходят необратимые процессы, сырье приходится выкидывать. Это огромные затраты. Кроме того, впустую тратится много ресурсов. Только представьте, сколько потратили электроэнергии, чтобы нагреть чан на одну тонну, – поясняет девушка.

Исследователи из ОмГТУ уже вплотную приблизились к решению проблемы – создали и протестировали макет прибора, который будет дистанционно измерять температуру расплавов. Далее предстоит доработать электронику и усовершенствовать конструкцию.

– Мы долго думали, каким способом можно корректно определить температуру расплава. В итоге решили сформировать в смеси некую воронку, у которой будут параметры как у абсолютно черного тела (АЧТ). Дело в том, что излучение абсолютно черного тела равняется единице, это эталон, и если мы сформируем в расплаве воронку, то будем фиксировать реальную температуру без погрешности, – пояснила Яна. – В роли АЧТ у нас будет выступать оптически прозрачный материал – кварцевое стекло. Из него мы делаем тигель, который будет помещаться в расплав, создавая тем самым воронку геометрических параметров. У нас замкнутая конструкция: тигель, затем труба, которая защищает прибор от газопоглощающей среды и передает излучение на чувствительный элемент пирометра, который за счет своего быстродействия обрабатывает сигнал и выводит на дисплей температуру.

По завершении работы над прибором исследователи хотят заинтересовать им металлургов, поскольку изобретение может помочь в развитии индустрии, облегчить специалистам работу и сэкономить ресурсы. Отметим, что проект «Разработка оптоволоконного пирометра для измерения температуры расплавов», которым занимается Яна, стал победителем конкурса «Умник» и получил грантовую поддержку.