«Умное зрение» для промышленных печей
В БГТУ имени Шухова создали «умное зрение» для промышленных печей. Разработка младшего научного сотрудника кафедры материаловедения и технологии материалов Сергея Зайцева решает фундаментальную задачу материаловедения: созданная им лабораторная установка для измерения краевого угла смачивания позволяет с беспрецедентной точностью прогнозировать, как быстро раскаленные расплавы будут разрушать огнеупорные материалы в промышленных печах.
В чем суть разработки
Это высокоточная лабораторная печь, оснащенная системой видеонаблюдения и компьютерным анализом. Её ключевая задача — измерить, как жидкий металл, шлак или стекло взаимодействуют с поверхностью огнеупорного материала при экстремально высоких температурах.
«Представьте, что вы капаете воду на разные поверхности: на жирную сковороду она собирается в шарик, а на чистое стекло — растекается. Угол, который образует капля у поверхности, и есть краевой угол смачивания. Наша установка делает то же самое, но с материалами, раскаленными до состояния лавы. Мы смотрим, будет ли эта "жидкая лава" прилипать и разъедать огнеупорный кирпич или скатываться с него, как капля с листка лотоса. Это позволяет нам точно сказать: этот новый тип кирпича в три раза устойчивее к шлаку, чем старый», — пояснил Сергей Зайцев.
Устройство на стадии функционального прототипа, то есть собрано, протестировано и подтвердило свою работоспособность. Особенно важно, что испытания доказали заявленную высокую точность измерений. Сейчас проверенный в лаборатории прототип дорабатывается с целью улучшения его дизайна.
Как возникли идея
В металлургии и стекловарении есть серьезная проблема — быстрый и непредсказуемый износ футеровки (внутренней облицовки) промышленных печей. Существующие методы измерений неточны и не позволяют достоверно прогнозировать стойкость материалов. Новая установка решает эту задачу, предоставляя точные данные для прогноза, что позволяет избежать внеплановых остановок производства и дорогостоящих ремонтов.
Есть ли аналоги
Аналоги существуют, но они имеют существенные недостатки, такие как неравномерный нагрев и устаревшая оптика. Разработка Сергея Зайцева устраняет эти проблемы, что подтверждает её новизну и патентоспособность.
«Наше ключевое преимущество — в создании стабильного температурного поля и применении современной системы видеонаблюдения со светофильтрами. Это позволяет получать данные, которых раньше невозможно было достичь», — отметил автор.
Кому полезна разработка
Устройство будет полезно научным институтам и производителям для разработки и тестирования огнеупоров, а также металлургическим и стекольным заводам — для выбора самых стойких материалов, что позволяет повысить надежность промышленных печей и снизить затраты на их ремонт и простой.
Развитие проекта
В ближайшем будущем планирует превратить лабораторный прототип в коммерческий продукт; провести автоматизацию, упростив процесс измерений и анализа данных, а также выйти на индустриальный рынок с готовым решением для научных и производственных лабораторий.
Работа выполнялась при финансовой поддержке в рамках реализации государственного задания Минобрнауки России № FZWN-2023-0006.
