Зонд для измерения окисленности шлаков Heraeus Celox SLAC

Описание зонда Celox SLAC

Известно, что шлак обладает многими важными функциями. Помимо барьера для атмосферных газов и снижения тепловых потерь шлак выполняет функцию поглотителя оксидов, включений и примесей и защищает жидкую сталь от раскисления атмосферным воздухом.

Производителям высококачественной стали необходимо контролировать процесс переработки шлака, чтобы повысить чистоту стали, достичь точных марок стали, повысить эффективность десульфурации, оптимизировать эффективность и безопасность производства и, наконец, контролировать затраты.

Celox SLAC обеспечивает быстрый и точный расчет шлакового конденсатора для предотвращения раскисления стали, потускнения алюминия или любых отходов ферросплавов во вторичной металлургии.

Преимущества зонда Celox SLAC:

• Повышение качества стали.
  Celox SLAC позволяет мгновенно принять решение о добавлении модификаторов шлака путем измерения активности кислорода в шлаке, которая влияет на количество общего кислорода, примесей и включений в стали.
• Получение точных марок стали.
  Celox SLAC® позволяет контролировать раскисление стали, выцветание алюминия и защищает добавленные ферросплавы от окислительных потерь, что в конечном итоге снижает затраты и повышает эффективность производства.
• Повышение эффективности сероочистки.
  Celox SLAC® позволяет раскислять шлак надлежащим образом для обеспечения эффективной сероочистки, экономя время обработки и затраты.

Улучшение чистоты стали во вторичной металлургии

Одной из важных целей правильной практики производства стали является нейтрализация шлака путем установления равновесного парциального давления кислорода в стали и шлаке: pO2стали = pO2шлака. Если состояние окисления шлака не находится в равновесии со сталью, происходит повторное окисление, что приводит к выцветанию алюминия или других сплавов, добавляемых для определенных марок стали.

Celox SLAC позволяет оператору оптимизировать состояние шлака путем измерения активности кислорода в шлаке, в то время как стандартный датчик Celox измеряет активность кислорода в стали. Электрохимические элементы, используемые в обоих датчиках, идентичны: мВ-сигнал Celox находится в прямой зависимости от рО2 в стали, в то время как мВ-сигнал Celox SLAC находится в прямой зависимости от рО2 в шлаке.

Если шлак и сталь находятся в равновесии, происходит незначительное переокисление: mV (Celox) = mV (Celox SLAC).

Многие производители стали из низкоуглеродистой стали с алюминиевым наполнителем (LCAK) недооценивают прямое влияние состояния окисления шлака на общее содержание кислорода и содержание инклюзии в стали.

На рисунках 1 и 2 показано, что содержание кислорода в шлаке напрямую связано с количеством глиноземных включений в стали. Celox SLAC позволяет измерять содержание активного кислорода (FeO + MnO) в шлаке, которое напрямую связано с количеством общего кислорода, растворенного в стали.

Для предотвращения высокого содержания кислорода в шлаке необходимо рассчитать точное количество раскислителя, необходимое для уничтожения кислорода и улучшения чистоты стали. Это можно сделать с помощью Celox SLAC, измеряющего активность кислорода, в сочетании с Delta Dist L, позволяющим рассчитать объем шлака путем измерения толщины шлака.

Celox SLAC необходимо погрузить через жидкий шлак на глубину около 40-50 см в сталь аналогично датчику Celox как можно ближе к вертикали перпендикулярно поверхности шлака/стали. Рекомендуется сначала провести измерение с помощью Celox SLAC, а на втором этапе провести измерение в стали с помощью Celox.

Оба измерения занимают не более 20 секунд, и вы сразу же видите результат с помощью iM2 Sensor Lab или других измерительных приборов, предлагаемых компанией Heraeus Electro-Nite. Это позволяет мгновенно решить, нужно ли добавлять модификаторы шлака для достижения равновесия активности кислорода между шлаком и сталью. Нет необходимости ждать результатов анализа образца шлака.

Первое измерение Celox SLAC рекомендуется проводить после начальной гомогенизации с перемешиванием аргоном и/или начального предварительного нагрева, что позволяет проверить унос конвертерного или печного шлака и принять решение о дальнейших действиях: очистке от шлака или кондиционировании шлака.

Обработка шлака (раскисление) перед раскислением стали позволяет лучше и быстрее контролировать добавки алюминия или легирующих веществ. Кроме того, можно сэкономить время, так как не потребуется повторная обработка.

Независимо от исходного кислородного потенциала шлака, многие производители стали добавляют одинаковое количество раскислителей шлака. Это приводит к чрезмерному или недостаточному раскислению шлака и вызывает снижение содержания некоторых элементов (Mn, Si и т.д.) и выцветание Al. В конце обработки ковша потенциал раскисления может быть измерен с помощью Celox SLAC и при необходимости скорректирован. В результате, затраты на алюминий можно снизить, установив в спецификациях средние показатели алюминия и избежав дополнительных затрат на «запас прочности».

Дополнительные затраты могут быть сэкономлены, поскольку быстрое и точное измерение активности кислорода может заменить медленный, дорогой и сложный рентгеновский анализ образцов. Это экономит время процесса, а также дополнительные расходы и трудозатраты на пробоотборники, подготовку проб и анализ.

Получение точных марок стали

Правильная обработка шлака является предпосылкой для получения точных марок стали. В сталях марки LCAK активный кислород в шлаке реагирует с алюминием в стали, что приводит к выцветанию алюминия или снижает восстановление ферросплавов, добавленных для определенных марок стали.

Для достижения точного содержания алюминия или легированных марок стали, содержащих Ti, Ca, Zr, B, Nb, Ni, Cr или V, а также для улучшения восстановления ферросплавов, Celox SLAC позволяет адекватное кондиционирование шлака, которое предотвращает реакцию избыточного кислорода с ферросплавами.

На рисунке 3 показан резкий эффект реокисления в зависимости от состояния шлака: Если содержание FeO + MnO составляет менее 1%, выцветание алюминия практически не происходит. При 10%-ном содержании FeO + MnO в шлаке содержание растворимого алюминия в стали через 30 минут после открытия ковша уменьшается вдвое. Оптимальный кислородный потенциал шлака и стали для минимального выцветания сплава может быть определен с помощью заводских испытаний.

Повышение эффективности сероочистки

Влияние содержания кислорода в стали на эффективность удаления серы хорошо известно, но влияние содержания кислорода в шлаке на сталь недооценивается. Для обеспечения надлежащей эффективности удаления серы производители стали должны поддерживать как можно более низкий уровень содержания кислорода в стали и шлаке.

Чем ниже активность кислорода в стали и шлаке, тем больше коэффициент распределения серы между шлаком и металлом. Это означает, что минимальные значения активности кислорода в стали и шлаке создают наиболее благоприятные условия для десульфурации стали.

На рисунке 4 показано, что глубокая десульфурация, то есть S<0,005%, возможна только при содержании FeO и MnO менее 1%. Увеличение начального содержания FeO в верхнем шлаке значительно снижает скорость десульфурации. Проверка и контроль начального состояния окисления будут полезны, если вы практикуете десульфуризацию верхнего шлака: экономия времени обработки повышение эффективности сероочистки возможность более точного прогнозирования конечного содержания серы

Многие производители стали пытаются улучшить качество стали путем дополнительной обработки Ca на рафинировочной станции. Кроме того, для эффективной Ca-обработки требуется шлак с низким содержанием кислорода.

На основании первоначальных показаний Celox SLAC перед началом обработки Ca, шлак может быть кондиционирован алюминием перед кальцием, что приведет к повышению выхода Ca, а также к экономии средств, поскольку кальциевая проволока в три раза дороже алюминиевой.