Получение высокого качества стали и эффективность процессов еѐ производства требует быстрого и эффективного контроля рафинировочных процессов, протекающих в сталеплавильных печах, и процессов обработки стали в агрегатах внепечной обработки.
Система измерения окисленностирасплава Celox
Областью применения прибора является измерение температуры стали, активности кислорода, измерение активности кислорода в шлаке, а также расчёты содержания углерода или алюминия в стали.
Активность кислорода и температура жидкой стали измеряются кислородными зондами Celox(Целокс), для раздельного измерения температуры и активности кислорода в шлаке используются соответственно зонды Positherm(Позитерм) или Celox-SLAC(Целокс Шлак).[6]
Зонд Celox включает высокотемпературную гальваническую электрохимическую ячейку (датчик окисленности) и Pt/PtRh термопару. Выводы электродов гальванической ячейки, термоэлектродов термопары и токосъёмника ванны выходят на контактную головку зонда, которая при надевании зонда на погружной жезл входит в соединение с его контактным блоком. Датчик окисленности и термопара смонтированы в коническом керамическом корпусе и защищены стальным и картонным шлакозащитными колпачками, предохраняющими их от контакта с жидким шлаком при погружении зонда в ванну.
Токосъёмник ванны выполнен в виде стального кольца.
Пара Fe-Mo образует термопару, которая в при 1500 – 1600 °С генерирует термоЭДС около 24 мВ. Керамический корпус запрессован в торец картонной гильзы, защищающей погружной жезл от воздействия жидкой стали.
Определение активности кислорода в жидких металлах основано на использовании выскотемпературнойгальванической электрохимической ячейки с твѐрдым электролитом из стабилизированной оксидом магния двуокиси циркония.В этой ячейке твѐрдый электролит обеспечивает перенос ионов кислорода между анализируемым жидким металлом и эталонным электродом. В результате в ячейке возникает разность потенциалов, пропорциональная логарифму отношению парциальных давлений кислорода, равновесных с анализируемым расплавом и с материалом эталонного электрода.
Определение углерода с помощью зонда основано на равновесии между углеродом и кислородом в конце продувки ванны кислородом. При высоком содержании кислорода и соответственно низком содержании углерода точность предсказания углерода составляет 10 %. до содержания углерода максимально 0,15 %
Зонд CeloxAlобеспечивает высокую точность определения содержания растворенного Alпри низких содержаниях, так как очень небольшому изменению содержания растворенного Alсоответствует значительное изменение ЭДС. Зонд Celoxпозволяет оператору рассчитать массу добавки алюминия не только для раскислениястали (т.е. снижения содержания кислорода), но также и рассчитать массу присадки алюминия, необходимую для получения заданного содержания алюминия в стали. Степень усвоения алюминия при этом может сильно изменяться в зависимости от окисленностишлака и количества печного шлака, попавшего в сталеразливочный ковш.
Разность между общим содержанием алюминия и содержанием растворенного алюминия, определѐнного зондом Celox, даѐт представление о загрязненности стали неметаллическими включениями. В конце обработки эти величины разнятся незначительно.
Зонд СeloxSlag-аналогично другим зондам погружается в сталь через слой жидкого покровного шлака. При прохождении слоя жидкого покровного шлакапоследний намораживается на поверхности твердого электролита датчика окисленности, являющегося чувствительным этого зонда. Попадая вжидкуюсталь, датчик окисленностии шлак намороженный на нѐм приходятв термодинамическое равновесие с металлом.Зонд Сelox-SLAC может применяться только для измерений в ковше в диапазоне температур 1570-1650°С с содержание FeO - 0.2 - 30%
На рисунке 1 показан состав оборудования, необходимого для измерения температуры и окисленности стали системой Celox: Зонд Celox, погружной жезл с контактным блоком и внутренним компенсационным кабелем,внешний компенсационный кабель, соединяющий погружной жезл и регистрирующий прибор, регистрирующий прибор Multi-LabCelox
Рисунок 1- Система Celox
Пробоотборник жидкого металла
Пробоотборник жидкого металла ЕВРАЗСАМП является изделием разового применения.
Пробоотборники типа ESU предназначены для безопасного, быстрого и прямого взятия проб с целью контроля химического состава чугуна и стали в сталеплавильных агрегатах.
Пробоотборник типа ESU, изображённый на рисунке 2, состоит из песчаной головки поз. 1 и картонной гильзы поз. 2. Головка закреплена на конце картонной гильзы. На входном канале поз. 4 пробоотборника расположен шлакозащитный колпачок. Он обеспечивает задержку заполнения кристаллизационной камеры пробоотборника от шлака, что делает пробу более однородной и улучшает качество отбираемой пробы.
Пробоотборник ЕВРАЗСАМП погружается в расплавленный металл не более 2/3 своей длины (L) и на время, достаточное для заполнения пробницы. После отбора пробы пробоотборник разрушается и вынимается проба, которая отправляется для исследования в лабораторию. Пробы имеют форму диска (цилиндра) диаметром 35 мм, в зависимости от исполнения сменного блока могут иметь различную толщину (Н) от 5 до 12 мм. Толщина получаемой пробы обозначается на головке пробоотборника при помощи специальной маркировки поз. 3 в форме звездочки. Количество зубьев звездочки обозначает определенную толщину пробы (1—5 мм; 2-6 мм; 3-8 мм; 4-10 мм; 5-12 мм).
Для получения наиболее качественной исследуемой поверхности, соответствующей требованиям, пробы рекомендуется обрабатывать, снимая от 0,5 до 2,0 мм поверхностного слоя.
Рисунок 2 – Пробоотборник
1 - песчаная головка; 2 - картонная гильза; 3 - маркер толщины;4- входной канал с колпачком; 5 - входной канал для стержневой пробы
Технические характеристики:
Температура расплава 1000-2000 °С
Оптимально время нахождения в расплаве 3-4 сек. [7]
Система измерения водорода в металле Hidris
Принцип действия: несущая гелий-азотная газовая смесь известного состава продувается через анализируемый расплав. Анализатор сравнивает содержание азота в смеси до и после прохождения через расплав с помощью детектора теплопроводности
Основные компоненты системыNitris:
Процессорный блок-управляет процессом измерения и отображает ход и результат.
Пневматический блок–обеспечивает подготовку, продувку через анализируемый металл и последующее улавливание несущей гелий-азотной газовой смеси
Пневматический кабель-соединяет пневматический блок и погружной зонд Nitrisкоторый обеспечивает прохождение гелий-азотной газовой смеси через расплав
Ограничения в применении системы Hidris:
а) содержание кислорода не должно превышать 200 ppm
б) содержание титана не должно быть выше 0,08 %
с) содержание серы не должно быть выше 0,2 %
д) температура стали не должна быть выше 1680 °С