钢铁冶金是一个极端高温下的物理化学过程,温度是贯穿其始终的最核心工艺参数。从铁矿石到高性能钢材,每一环节的温度都直接决定了最终产品的质量、生产过程的能耗、设备的安全寿命以及生产效率和成本。可以说,没有精确的温度测量与控制,就没有现代钢铁工业。而温度传感器,正是感知这一“生命线”的“眼睛”和“皮肤”,其技术的进步与应用水平直接反映了钢铁工业的自动化与智能化程度。
在钢铁行业极端恶劣的环境(高温、粉尘、腐蚀、熔体冲刷)下,主要应用一大类温度传感技术:
接触式测温:热电偶
工作原理:基于塞贝克效应,将两种不同材料的导体连接成回路,当两端存在温差时,回路中便会产生热电动势。
行业应用特点:
优点:测量精度高,可直接插入熔体内部,获取真实、可靠的温度值。
缺点:属于消耗品,尤其在测量钢水、铁水时,一次性使用。
常用类型:
S型(铂铑10-铂):适用于氧化性气氛,长期使用温度可达1300℃,短期1600℃。是炼钢、精炼的绝对主力。
B型(铂铑30-铂铑6):适用于氧化性气氛,测量上限更高,长期使用可达1600℃,短期1800℃。常用于高温钢水测量。
K型(镍铬-镍硅):性价比高,范围广(-200~1300℃),广泛用于加热炉、烟气、轧钢等相对低温区域。
1. 炼铁环节:高炉的“体温计”
应用点位:高炉铁水沟、铁水罐、热风炉。
需求:监测铁水出炉温度,保证高炉炉况稳定,防止炉缸冻结或过烧。
解决方案:
接触式:采用消耗式S型或B型热电偶,定期插入铁水流中获取精确温度,作为工艺控制的关键依据。
2. 炼钢与精炼环节:质量控制“决胜点”
应用点位:转炉/电炉出钢口、钢包、LF炉、RH精炼装置。
需求:“终点温度”控制是炼钢工艺的灵魂,直接关系到钢水质量和合金收得率。
解决方案:
绝对主力:快速消耗型热电偶(配测温枪和纸管探头)。操作工在吹炼终点、出钢前、精炼工位多次插入测量,数秒内获得精准可靠的钢水核心温度,是生产操作和质量判定的黄金标准。
3. 连铸环节:凝固过程的“守护者”
应用点位:钢包/中间包、二冷区、铸坯出口。
需求:控制钢水过热度以保证拉速稳定;监控二冷区铸坯表面温度,优化冷却策略,防止裂纹等缺陷。
解决方案:
钢水温度:在钢包和中间包使用消耗式热电偶进行定点测量。
正确选型:根据测量对象(熔体、固体、气体)、温度范围、环境气氛(氧化/还原)、精度要求、响应速度及预算,综合选择接触式或非接触式传感器。
维护与校准:定期校验热电偶和测温仪表,确保系统精度。
应对挑战:针对粉尘、水汽干扰,可选择带吹扫除尘功能的红外测温仪;针对高温熔体,选择高质量、抗热震的保护管材料。
温度传感器虽小,却是支撑现代钢铁工业这座庞然大物的关键技术基石。从千度铁水到火红钢坯,精准的温度感知与控制贯穿了钢铁诞生的全过程,是保障安全、提升品质、降本增效的核心所在。深入理解其应用,合理选择与维护传感器,对于推动钢铁行业的智能化升级与高质量发展具有至关重要的意义。