Improving low carbon steel production in specialty steel processes

Význam tématu

S rostoucí poptávkou po vysoce kvalitních speciálních ocelích s nízkým obsahem uhlíku je klíčové přesně řídit proces dekaburkace ve vakuových pecích. Rychlá a kontinuální analýza plynů z výfukového potrubí umožňuje okamžitou zpětnou vazbu a zajišťuje výrobu konzistentně specifikovaných ocelí vhodných pro automobilový, letecký a stavební průmysl.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje implementaci online hmotnostního spektrometru Prima PRO™ pro monitorování a řízení sekundárního ocelářského procesu (VOD a RH). Hlavními cíli jsou dosažení ultra-nízkého zbytku uhlíku, minimalizace ztráty legur a optimalizace provozních nákladů díky rychlé analýze několika plynů v reálném čase.

Použitá metodika a instrumentace

• Prima PRO Process Mass Spectrometer s magnetickou sektorovou analyzou pro vysokou přesnost (24bitové řízení magnetického pole).
• Variabilní tlakový vstup (VP inlet) s dvěma protipracujícími ventily stabilizuje tlak v analytické části na 0,1 mbar.
• Vytápěné vzorkovací sondy a panel pro úpravu vzorku od Thyson Technology, umožňující spolehlivé odebrání vzorku z vakuového výfuku.
• Software GasWorks s funkcí Derived Value pro výpočet rychlosti dekaburkace pomocí sledování stopového helia.

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza plynů H2, O2, N2, CO, CO2, Ar a He za 6 sekund umožnila aktualizaci modelu řízení v reálném čase.
• Stabilita měření dosahuje standardních odchylek pod 0,03 % mol pro klíčové komponenty (CO, N2, Ar) a pod 0,002 % mol pro stopové plyny (H2, O2, He).
• Použití helia jako stopového plynu snižuje chyby výpočtu rychlosti dekaburkace a umožňuje přesný monitoring odstraňování uhlíku.
• Optimalizované řízení vedlo ke zvýšení hit ratio u ocelí s nízkým obsahem uhlíku z 90,4 % na 100 % bez rizika přeúhličkování.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení výtěžku a konzistence finálního produktu díky přesnému řízení chemického složení.
• Snížení provozních nákladů vlivem minimálních prostojů a snížené potřeby opakovaných dávkování.
• Rychlá návratnost investice – navýšení průtoku surové oceli o 1 % představuje při výrobě 10 000 t/den úsporu cca 20 000 USD/den.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých algoritmů a umělé inteligence pro prediktivní řízení a predikci odchylek během procesu.
• Rozšíření sledovaných parametrů o organické sloučeniny a jemné nečistoty v reálném čase.
• Adaptace technologie na další vakua-lé procesy v metalurgii a chemickém průmyslu.

Závěr

Nasazení hmotnostního spektrometru Prima PRO™ v sekundárním ocelářství významně zlepšuje přesnost dekaburkace a kvalitu finálních ocelí. Kombinace magnetického sektoru, stabilního tlakového vstupu a rychlého vzorkování poskytuje spolehlivá data pro okamžité řízení procesu a výrazně snižuje provozní náklady.

Reference

1. World Steel In Figures 2017, World Steel Association
2. World Steel Association Media Centre, About Steel