製鋼プロセスの最適化

製鋼プロセスのすべてのステップに独自の課題があります。
お客様のすべてのステップのニーズを満たすために、ヘレウス・エレクトロナイトは製鋼プロセスのすべてのステップに合わせたアプリケーションを提供しています。

Find out which solutions are applicable for your process and how they can help you to optimize a specific step of the steel making process.

製鉄プロセスの課題

当社のソリューションを活用してプロセスを最適化してください。製鋼プロセスを初期段階から制御するためにサンプラー、センサー、連続型プローブを使用できます。

製鉄プロセスは他の製鋼プロセスに影響することがあります。数学モデルを最適化するために正確で迅速な結果でプロセスを制御し、過剰処理や不必要な待ち時間によって発生する不必要なコストをかけずに意思決定を早期に行いましょう。

溶鉱炉および脱硫

溶鉱炉は溶銑をトーピード (または取鍋) に送ると、Celox Hot Metal では、取鍋に脱硫ステーションを送るのか、BOF に直接送るのかを瞬時に決定できます。

測定の結果は数秒で得られ、プロセスの次のステップで瞬時に決定を行うことができます。研究所からの結果を待つ必要がないため貴重な時間を節約でき、過剰処理を避けることができます。

脱硫前:検査プロセスを開始する前に Celox Hot Metal Sulphur 測定を実施:

  • サンプル分析は不要
  • 脱硫プロセスはすぐに開始可能

脱硫後:脱硫後に Celox Hot Metal Sulphur 測定を実施:

  • 取鍋は BOF に開放可能: 少なくとも 4 分の時間節約
  • 分かりやすい測定: 正確かつ高速
  • 過剰処理なし: 必要なコストは削減可能
  • 追加処理に対する迅速な決定

試薬: 標準的な過剰添加は時代遅れとなるので、処理当たりの材料で 15% 節約

Advantages

  • time savings: results are obtained in seconds compared to the longer waiting time required for the lab sample analysis
  • chemistry: true sulphur and silicon content, not influenced by non-metallics
  • plant logistics: improved because of the fast and easy to use Celox HM Sensor

塩基性精錬炉 / 転炉

転炉

製品

高速転炉サンプル分析

転炉プロセスの主な目的は、温度と炭素を仕様範囲内に抑え、吹き終わりのリンの量を削減することです。今まで、リンの仕様が厳しい鋼種と鉄鉱石の高リン銑化によって、製鉄メーカーは再吹錬が必要かどうか、すぐに出鋼できるかを判断する前にリン含有量を把握するために最終サンプル (サブランスを使用した TSO 測定) を待っていました。

QuiK-Lab II は、TSC 吹錬測定から 80 秒以内にリンを分析することができます。これによって、操作者は P フライトパスの重要情報を得ることができ、酸素吹錬を重要な元素と温度が仕様範囲内になるまで継続することができます。QuiK-Lab II および QuiK-Spec を使用すると、転炉の製鋼時間を数分削減し、転炉の生産性を向上できます。

QuiK-Spec Multi-Lance と QuiK-Lab II: 高速転炉サンプル分析への重要なリンク

脱炭制御

EAF または転炉の迅速な炭素判定

正確かつ迅速に炭素を判定することで、製鋼メーカーは迅速な出鋼が可能になります。炭素含有量を判定するために研究所からの最終サンプル分析を待つ必要がなくなりました。出鋼時間は短縮され、高額なエネルギーおよび再溶解のコストが削減されます。

過剰吹錬や再吹錬を排除または削減するための予備脱酸添加の計算

数学モデルで製鋼メーカーは添加量の目安を知ることができます。正確で迅速な酸素測定によって、出鋼または高炉鍋に加える脱酸添加をより正確に計算できます。この手法は酸素レベルが比較的高く変動する低炭素鋼に便利です。

底攪拌効率の制御

C-O 生成物を削減し、脱炭率を向上させるために転炉に不活性ガスを吹き付けます。アルゴン気泡が C-O 平衡を引き下げます。Celox による酸素および炭素を吹錬後のサンプルで測定することによって、アルゴン攪拌効率を確認できます。

Celox® を使用するメリット

  • 正確な炭素および酸素の判定
  • 研究所の分析の待ち時間なし: 迅速な出鋼
  • 出鋼時間の短縮
  • 生産性と鋼生産量の向上
  • エネルギーおよび耐火物の節約
  • 冗長な過剰吹錬や再吹錬の削減
  • 不必要で費用のかかる添加を最小限に削減

最新の製鉄技術でオンラインプロセス制御を行う Celox

電気炉

EAF

製品:

EAF の溶解サイクル最後の高速で信頼性の高い温度測定

最新の小型製造ラインでは、正確な最終温度制御が EAF の高い生産効率を達成するうえで重要です

CoreTemp - Man-less, on-demand temperature measurement system for EAF

EAF の溶解サイクル最後の高速で信頼性の高い温度測定

現在の自動ランスは鋼浴の温度を判定するために使い捨てプローブを使用しています。

従来型の温度制御

装置の説明:

  • ランス先端のプローブホルダーに使い捨て熱電対を取り付けた機械式自動ランスシステム
  • 温度測定は溶鋼にプローブを浸漬して行います

現在の自動ランスシステムの懸念事項:

  • 低い測定頻度 (浸漬 60 秒ごと)
  • 高い障害リスク (使い捨てプローブは浸漬中にスクラップに当たる可能性あり)
  • ランス操作者が EAF プラントのスラグドア近くの危険な場所にいます (プローブをランスシステムに)

これらの単一の浸漬測定システムは常に出鋼を問題なく行えるほど正確ではありません。

大きな安全マージンを適用していても、一定しない温度特性と生産サイクルの終盤の残余固形スクラップの大部分を観察できます。 EAF の生産効率をさらに向上させるには次世代の温度測定技術が必要です。

CoreTemp の紹介

20秒ごとに温度測定を正確に読み取ることができる新型の光ファイバー型測定システムが開発されました。EAF の溶鋼内部からの黒体放射は被膜光ファイバーを通じて発光検出器へ伝達されます。ここでは、プランクの法則が適用されます。溶解サイクルの終点を正確に決定するために、半連続温度特性を明らかにできるようになりました。

CoreTemp システムのメリット:

  • エネルギー消費の削減
    • 溶解サイクル終盤の高炉制御
    • 高い頻度の温度測定
    • 出鋼温度を 10°C 削減
  • 炉の効率向上
    • アーク熱効率の向上
    • 許可された発泡スラグ条件 (+2min 獲得)
    • スラグドアの開口は不要
  • 溶解サイクル最後の残余スクラップ (固形) の評価
    • 出鋼孔のつまりを回避

取鍋処理

取鍋

製品

水素制御

水素制御の適用目的:

  • 水素に関する仕様を満たすため、
  • 鋳造または圧延製品でのブローホールを避けるため
  • CC モールド内の水素関連のブレークアウトを避けるため
  • (追加の) 脱ガスが必要か判断するため

水素は多くの欠陥鋼板や障害の原因となっています。これらの欠陥品は、水素原子が結合して質量の高い分子 H2 を形成する際に発生する内部圧力が原因で発生します。水素含有量と板厚が増えると、その可能性も高まります

潜在的な欠陥:

  • フレーク形成
  • 水素によって発生するひび割れ
  • フィッシュアイ
  • ブローホールおよびピンホール
  • 表面横亀裂
  • 不必要な過剰な熱処理

Hydris 測定の用途

  • プロセス制御の最適化:
    • 異なる添加物の H ピックアップの明確化
    • 水素ピックアップ添加物を定量化することによる H ピックアップの最小化
    • タンディッシュの H ピックアップを制御するために鋳造前に H レベルを明確化
  • 常用機器:
    • 脱ガスの追加ステップの必要性を判定
    • 測定された H の関数としての最も最適な硫黄分の判定

Hydris: 成熟した水素制御の革新的な方法

取鍋治金ステーションの脱酸制御

取鍋の主な目的の一つは、連続鋳造に最適な組成を得るために鋼の化学分析を調整することです。ビレットおよびスラブ鋳造装置の脱酸は、鋼種が異なるため区別する必要があります。

  • LCAK 鋼種 (スラブ鋳造装置):
    • 鋼の脱酸を十分に行い必要なアルミにほぼ 1 ステップで達するために必要なアルミ添加物の計算
    • 加熱当たり数分を節約可能
    • アルミ添加および均質攪拌後: 取鍋を連続鋳造に送る前の最終アルミの確認
    • 鋼の再酸化を防ぐためにスラグの酸素を制御
  • Mn-Si キルド鋼種 (ビレット鋳造):
    • O は Si および Mn 含有量によって制御
    • 上限: ビレット内のピンホールおよびブローホールの有無
    • 下限: ノズル詰まり: 最大アルミ含有量の制限
    • 溶鋼流の封入空気による Al の酸化またはスラグや取鍋耐火材料による再酸化が原因となる詰まり -> 鋼品質の向上

プロセス制御

溶鋼の酸素制御の世界的な基準となっている Celox® センサー方法によって、コンクリートと高品質なアルミキルド鋼の両方を混在環境で生産する製造現場での効率的な取鍋管理が可能になります。投資を大幅に節約でき、運用コストが最適化されます。

Celox® による連続ビレット鋳造のプロセス制御について詳しくご覧ください

脱ガス装置

脱ガス装置

製品:

HYDRIS® 用脱ガスアプリケーション

最終水素含有量の脱ガスパラメーターの影響

  • 脱ガス時間: 脱ガス時間が増えると水素レベルが減少します。ところが、水素レベルが 2 ppm に達すると水素の減少が遅くなり始めます。このレベルに達すると、他の脱ガスパラメーターがより重要になってきます。
  • 真空圧力: 非常に低い水素レベルを確認するには脱ガス装置の保守が重要です。1 mbar 以下の真空圧力で 1 ppm 以下の最終水素含有量を実現できます。常用圧力が 100 mbar 未満の場合は水素レベルは減少します。
  • 初期水素レベル: 短い脱ガス処理のみを適用する場合、非常に高い水素レベルは避けることが重要です。余計な水素をは維持するために貴重な時間が失われます。それに対して、脱ガス時間を長くする場合、初期水素レベルはそれほど重要ではありません。
  • 添加物の使用: 脱ガスサイクルの最後に添加すると、合金添加後の RH の脱ガス処理終了直前に水素ピックアップが上昇するため、脱ガスにマイナスになることがあります。
  • 不活性ガス吹き付け量: アルゴンフローを増やすことで水素を最大限に削減できます
  • 鋼種: 一部の鋼種では非常に低い水素レベルを確認するために脱ガス時間が長くなります。

まとめ:

  • プロセス制御: 脱ガス前後に正確な水素測定を行うことによって、プロセスを理解して最適化することができます。処理コストと最終水素濃度を削減できる可能性があります。
  • 製品のラベル付け: 脱ガスサイクルの最後にすぐに水素測定を行うことで、取鍋を鋳造装置やインゴットステーションに送る前の品質監視を向上させることができます。この手順では脱ガス装置に対する責任を課し、最終品質に影響します。

タンディッシュ (連続鋳造)

水素制御

最終水素濃度 Hydris の連続鋳造と品質管理への影響。タンディッシュの水素のピックアップはほとんど避けられません。

新しく行う際に、水素ピックアップをできる限り削減するための注意が必要です。鋳造開始前にタンディッシュを予熱しても、鋼が次第にピックアップする水素をライニング奥の湿気がゆっくりと放出します。Hydris は、タンディッシュのピックアップを特徴付ける特定のデータを取得できるほど高い精度を誇ります。

ブレークアウト検出

鋼の水素含有量と連続鋳造装置のブレークアウトの関係をさまざまな作業者が確認しています。関連ブレークアウトは拘束性で水素がモールド潤滑液に吸収されて発生します。ガス気泡によってフラックスの結晶化が発生し、粘度が高まります。潤滑が弱まるにつれて、ブレークアウトの傾向が高まります。水素レベルが 9ppm を超えるとブレークアウトのリスクが深刻になります。水素レベルが高いと信頼性が極端に低下するため、これらの障害はほとんどピンサンプルでは検出されません。

薄スラブ鋳造

薄スラブ鋳造の最終製品もタンディッシュの水素含有量の影響を受けます。水素含有量が多すぎると、鋳造品質の低下を招くため、監視が必要です。

ダイレクト圧延

直接圧延鋼は、鋳造後の冷却時間が短く、鋳造製品としての冷却中の水素排除が減少するため、フレーク形成が発生しやすくなります。追加の焼鈍処理の必要性を確認するために水素測定が重要です。

Hydris アプリケーション レポート

CasTemp Wireless

CasTemp

正確で高い信頼性の連続温度測定を活用することによる基本的な鋳造性能の向上。

  • 連続温度に正確で高い信頼性のシステムを適用することで、熱モデルを開発して鋳造の生産性と品質を向上させることができます。

加熱で安全に得られる最大鋳造速度は、加熱に関する知識、鋳造モールドの冷却能力、一定の鋼化学組成に対するスラブシェルの強度、二次冷却、モールド下の封じ込めロールの長さによって異なります。

ミッタル・スチールでの導入

  • 鋳造速度と鋳造のスループットの最大化
  • 鋼引抜き速度の制御を高めることで、取鍋交換中のアルミナ転送の管理を向上することができます。
  • ほとんどのプローブ浸漬測定を排除することによって工数を削減できる可能性
  • ブレークアウトの回避と鋳造装置の凍結
  • 鋼がモールドに到達する直前の溶融金属の正確な温度

ミッタル・スチールがどのように CasTemp を導入して、製鋼プロセスを最適化したかお読みください

モールド (インゴット鋳造)

鋳造

製品

最終水素濃度プロセス制御に対するインゴット鋳造の影響

インゴット中の水素ピックアップは避けられません。Hydris は優れた精度を提供するため、インゴット鋳造を最適化し、水素ピックアップを最小限に抑えることができます。

Hydris の優れた精度によって、製鋼メーカーは品質基準を満たすことができます。作業者の取り扱い方法とは関係なく、このことは確認されています。

測定水素レベルは、鋳造後にどの焼鈍プロセスを適用すべきか決定します。

Hydris アプリケーション レポート

鍍金プロセス製品アプリケーション

メリット:

  • 品質: 亜鉛のアルミニウム含有率を連続制御することによって、金属コーティング処理を一定に維持し、ドロス生成を最小限に抑えます。より優れたプロセス管理とドリフト分析が実現します
  • コスト: ドロス削減によって、ロールのビルドアップが減少し、ロールの変更回数を削減できます
  • 研究所の視点: 亜鉛のアルミニウム活量と温度はセンサーから直接取得されます。
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