Сталелитейная промышленность — это не только расплавленный металл и крупногабаритное оборудование, это точность. В основе любого эффективного производственного процесса лежит точный температурный контроль.
От доменных печей с температурами порядка 1600 °C до тщательно управляемых стадий отпуска при ~600 °C — контроль температуры при производстве стали влияет не только на стабильность технологического процесса, но и на итоговое качество продукции, энергоэффективность, ресурс оборудования и промышленную безопасность.
Ключевые процессы, требующие точного температурного контроля и мониторинга
Ниже приведены тепловые процессы сталеплавильного цикла, в которых необходим непрерывный и точный температурный контроль в режиме реального времени.
| Процесс |
Диапазон температур |
Критичность температурного режима |
| Доменная печь |
1100–1300 °C |
Сжигание топлива, восстановительные реакции, эффективность горячего дутья |
| Подогрев ковша |
600–900 °C |
Защита футеровки и безопасная транспортировка жидкого металла |
| Непрерывная разливка (промежуточный ковш, кристаллизатор) |
700–1800 °C |
Качество слитков/заготовок, равномерность кристаллизации |
| Отжиг |
600–900 °C |
Формирование зеренной структуры, механические свойства |
| Закалка TMT (термомеханическая обработка) |
400–900 °C |
Формирование мартенсита, конструкционная твёрдость |
| Индукционный нагрев |
600–2500 °C |
Равномерный нагрев заготовок и прутков |
Влияние неточного температурного измерения
Даже небольшая погрешность способна привести к существенным потерям. Ошибки измерения температуры в сталеплавильном производстве приводят к:
- перегреву/недогреву, выходу продукции за допуски и росту брака;
- перерасходу энергии из-за некорректного управления печами;
- термоударным повреждениям футеровки и увеличению простоев при проведении ремонта;
- рискам безопасности (переливы из ковшей, отказы ковшей) из-за несвоевременного выявления локальных перегревов.
Ещё важнее то, что ошибки подрывают соответствие стандартам качества и экспортным требованиям.
Технологии измерения температуры на металлургических предприятиях
С учётом жёстких условий эксплуатации и возможном наличии окалины, пыли, пара, интенсивных ЭМ-поля) применяют комбинацию методов и средств измерений:
Инфракрасные пирометры для металлургии
Бесконтактные ИК-пирометры оптимальны для измерения расплава, зон разливки и зон подогрева. С диаметрами пятна от 0,5 мм и временем отклика < 2 мс пирометры Pyrosens A450C обеспечивают непрерывные измерения, даже в условиях запыленности и задымленности.
Термопары
Минерализованные (MI) термопары типов K, S, R, B применяют в ковшах, доменных печах и на НРС (непрерывной разливке). Pyrosens предлагает особые исполнения с трубками из высокочистой оксидной керамики (Al₂O₃) и стеклоспайными фланцами для герметичности под давлением.
ИК-камеры
Специальные камеры, установленные над/вблизи печей нагрева и ковшей, обеспечивают термографический контроль «горячих точек», температурных градиентов и зон износа футеровки в реальном времени.
Преимущества точного измерения температуры
- Повышение качества стали: стабилизация механических свойств за счёт управления скоростями охлаждения.
- Снижение простоев: раннее выявление деградации оборудования предотвращает аварийные остановы.
- Экономия энергии: обратная связь исключает перерасход топлива в печах.
- Воспроизводимость процесса: более узкие допуски в критичных операциях (отжиг, закалка).
- Безопасность персонала: снижение вероятности нештатных событий в зонах высоких температур.
Выбор средств измерения
Каждый металлургический цех уникален: изменяющийся коэффициент излучения, пар, окалина, интенсивные ЭМ-поля и т. д. Подбор решения включает в себя:
- Температурный диапазон;
- спектральную чувствительность относительно поверхности/объекта;
- расстоянию до объекта измерения и диаметру области измерения;
- требованиям к защите и температуру окружающей среды.
Волоконно-оптические пирометры Pyrosens предпочтительны при индукционном нагреве благодаря устойчивости к ЭМ-помехам, а двухспектральные пирометры эффективны при переменном коэффициенте излучения, который может происходить при измерении температуры в ковшах, на коксовых батареях).
Отраслевые стандарты и соответствие
Сталелитейная промышленность ориентируется на стандарты ISO, ASTM, DIN для проведения температурных измерений. Основные требования:
- прослеживаемость калибровки;
- нормированные показатели повторяемости и времени отклика;
- совместимость материалов и целостность изоляции.
Pyrosens предоставляет калибровку с прослеживаемостью по ISO/IEC 17025 в лабораториях в Индии, Индонезии и других странах.
Заключение
В металлургии температура — это не просто «число», а управляющий сигнал качества, эффективности и безопасности. Применяя ИК-пирометры для металлургии, упрочненные термопары, а также тепловизоры от Pyrosens, производители получают точность на каждом критическом участке.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Почему температурный контроль так важен при производстве стали? Для обеспечения однородного качества, энергосбережения и безопасности в ключевых процессах (разливка, отжиг, закалка).
Что происходит при нарушении температурных режимов? Возникают трещины, деформации, нежелательные микроструктуры и ухудшаются механические свойства стали.
Какие приборы применяются для измерения температуры на металлургических заводах? Пирометры, термопары (типы K/S/R/B), ик-камеры/тепловизоры, волоконно-оптические датчики.
Как ИК-пирометры помогают в производстве стали? Обеспечивают быстрые, бесконтактные и точные измерения в реальном времени (даже сквозь пар и пламя) и, при наличии расплава, могут активно управлять процессом.
Применяются ли ИК-камеры/тепловизоры в сталеплавильном производстве? Да, для инспекции ковшей, мониторинга печей и визуализации движения слитков/заготовок при прокатке и нагреве.
Как часто калибровать температурные датчики? Рекомендуется калибровать температурные датчики раз в год, а также после любых изменений процесса, механических повреждений или заметного дрейфа точности. Рекомендуется калибровка по стандарту ISO/IEC 17025.
