Terässulan lämpötilanmittaus valokaariuunissa

Abstract

Opinnäytetyö on tehty Outokumpu Stainless Coil EMEA:n terässulatolla. Tavoitteena on selvittää mahdollisuuksia terässulan lämpötilan mittaukselle valokaariuunissa. Työssä selvitetään millaisia menetelmiä on olemassa ja mitä ominaisuuksia niillä on. Lisäksi työssä pohditaan niiden testattavuutta tehdasolosuhteissa.

Outokummun valokaariuunissa ei tällä hetkellä ole mahdollisuutta mitata terässulan lämpötilaa. Tästä johtuen on vaikeaa arvioida sulatusprosessin kestoa, jotta sulan lämpötila olisi optimaalinen seuraavaa prosessia varten.

Uuniin perehtymällä selvitettiin mitä vaatimuksia ja haasteita ympäristö asettaa lämpötilanmittaukselle. Kirjallisuudesta selvitettiin teoriaa olemassa olevista teknologioista. Laitteiden toimittajilta pyydettiin lisätietoa sovellukseen mahdollisista ratkaisuista. Näiden perusteella on selvitetty, miten ratkaisuja voidaan soveltaa ja testata Outokummun terässulaton valokaariuunissa.

Työssä saatiin selville, että terässulan lämpötilan mittaamiselle valokaariuunista mahdollisia teknologioita ovat termoelementti- sekä pyrometritekniikat. Termoelementtitekniikan sovelluksia ovat terässulaan pudotettava anturi sekä robotilla terässulaan upotettava anturi. Pyrometritekniikan sovelluksia ovat kaasupuhaltimeen integroitu lämpötilalanssi sekä optisen kuidun syöttäminen sulaan pohjasuuttimen kautta.

This work was commissioned by Outokumpu Stainless Coil EMEA. The goal was to investigate the possibilities for temperature measurement of liquid steel in the Electric Arc Furnace. Information about available measuring methods and their features was gathered. Furthermore, testing procedures for the discovered methods were contemplated.

Presently, it is not possible to measure the temperature of the steel bath in the Electric Arc Furnace at Outokumpu. Due to this, it is difficult to estimate the necessary length of the melting process in order to achieve an optimal temperature in the melt for the following process.

By getting familiarized with the Electric Arc Furnace, requirements and challenges for measuring its steel melt were defined. Theory of different measuring technologies was investigated from appropriate literature. Additional information about feasible solutions was requested from associated suppliers. By means of the information received, possible application and testing of the feasible solutions in the Electronic Arc Furnace in Outokumpu was examined.

It was found that there are two feasible technologies for temperature measurement of liquid steel in the Electric Arc Furnace; thermocouple technology and pyrometer technology. The applications of thermocouple technology are drop-sensors and immersion thermocouples. The applications of pyrometer technology are an integrated temperature lance in an oxygen burner and optical fiber feeding into the melt.