Оптимизация производства стали

Каждый этап в процессе производства характеризуется собственными трудностями.
Чтобы удовлетворять потребности клиентов на каждом этапе, Heraeus Electro-Nite предлагает решения, необходимые на каждом этапе производства стали.

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.

Трудности при производстве чугуна

Оптимизируйте ваш процесс, используя наши решения. Пробоотборники, датчики и зонды непрерывного действия могут использоваться для управления процессом производства стали, начиная с самых ранних этапов.

Процесс производства чугуна может повлиять на все остальное производство стали. Управляйте процессом, быстро и точно добиваясь нужного результата, чтобы оптимизировать ваши математические модели и принимать решения на ранних этапах, а не тратиться на избыточную обработку или ненужное время ожидания.

Доменная печь и десульфуризация

После выхода горячего металла из доменной печи в литейный или разливочный ковш датчик измерения горячего металла Celox Hot Metal помогает тут же принять решение о дальнейших действиях: отправить ковш на десульфуризацию или непосредственно в конвертерную печь.

Результаты измерений предоставляются в течение нескольких секунд, поэтому можно тут же принять решение о дальнейших этапах процесса. Можно сэкономить драгоценное время, не ожидая результатов лабораторного анализа, кроме того, можно избежать перенасыщения при обработке.

Перед десульфуризацией: Выполните измерение уровня содержания серы с помощью датчика Celox Hot Metal, прежде чем приступить к введению:

  • Нет необходимости в анализе проб
  • Десульфуризацию можно начать незамедлительно

После десульфуризации: Выполните измерение уровня содержания серы с помощью датчика Celox Hot Metal после десульфуризации:

  • Ковш может быть отправлен в конвертерную печь, что позволяет сэкономить как минимум 4 минуты
  • Прямое измерение: точное и быстрое
  • Без перенасыщения при обработке: можно устранить соответствующие затраты
  • Более быстрое решение при дополнительном насыщении

Экономия на реагентах: стандартное перенасыщение становится устаревшей технологией, что позволяет сэкономить до 15% материала при каждом насыщении

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

Конвертерная печь

Конвертер

Продукция

Быстрый анализ проб из конвертера

Основной целью конвертера является получение уровней температуры и углерода в соответствии со спецификациями, а также снижение уровня фосфора в конце формовки. До настоящего времени в связи с использованием марок стали с более строгими характеристиками применительно к фосфору, а также повышенным содержанием фосфора в железной руде сталелитейщики должны были ждать итоговой пробы (измерение по техническим стандартам с использованием измерительной фурмы), чтобы оценить уровень фосфора, прежде чем решить, следует ли проводить додувку или незамедлительно выпускать металл.

QuiK-Lab II предоставляет возможности анализа уровня фосфора в течение 80 секунд с момента измерения по стандартам. Это предоставляет операторам критически важную информацию о траектории P, и те могут продолжить вдув кислорода, пока все критически важные элементы и температура не вернутся в пределы спецификаций. QuiK-Lab II и QuiK-Spec позволяют снизить длительность плавки от выпуска к выпуску в конвертерной печи на несколько минут, а также повысить производительность конвертера.

QuiK-Spec Multi-Lance с QuiK-Lab II: критически важное звено в быстром анализе конвертерных проб

Контроль декарбонизации

Быстрое определение уровня углерода в электродуговой или конвертерной печи

Точное и быстрое определение уровня углерода позволяет сталелитейщикам принимать более быстрые решения о выплавке. Больше не нужно ожидать окончательного анализа проб из лаборатории для определения содержания углерода. Длительность плавки от выпуска к выпуску сокращается, и снижаются дорогостоящие затраты на электроэнергию и футеровку.

Расчет добавок перед очисткой от окислов во избежание или для уменьшения додувки или передувки

Математические модели предоставляют сталелитейщикам четкое обозначение объема добавок. Точное и быстрое измерение уровня кислорода позволяет вычислить объемы добавки для устранения окислов при плавке или для более точного перемещения ковша. Этот метод хорошо подходит для сталей с низким содержанием углерода и относительно высоким или колеблющимся уровнем кислорода.

Контроль эффективности донной продувки

Инертный газ подается в конвертер для снижения баланса C-O. Продувка аргоном сместит равновесие С-О вниз. Благодаря измерению уровня кислорода с помощью Celox и углерода путем отбора пробы после продувки, можно проверить эффективность продувки аргоном.

Преимущества использования Celox®

  • Точное определение уровня углерода и кислорода
  • Нет необходимости ждать лабораторных анализов: пример быстрого выпуска
  • Сокращенная длительность плавки
  • Повышенная производительность и выпуск стали
  • Экономия на электроэнергии и футеровке
  • Снижение избыточной додувки или передувки
  • Снижение ненужных и дорогостоящих добавок до минимума

Celox для интерактивного управления процессом в современной сталелитейной промышленности

Электродуговая печь

Электродуговая печь

Продукция:

Быстрое и точное измерение температуры в конце цикла плавки в электродуговой печи

В современных условиях минизавода точный контроль за итоговой температурой является ключевым фактором для достижения эффективной работы электродуговой печи

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

Быстрое и точное измерение температуры в конце цикла плавки в электродуговой печи

Текущие автоматические фурмы используют одноразовые зонды для определения температуры в ванне жидкой стали.

Традиционный контроль температуры

Описание оборудования:

  • Механическая автоматизированная система фурмы, оснащенная одноразовой термопарой на держателе зонда на конце фурмы
  • Измерение температуры осуществляется посредством погружения зонда в жидкую сталь

Общие проблемы текущих автоматических систем фурмы:

  • Низкая частота измерений (60 секунд между погружениями)
  • Высокий риск сбоев (одноразовый зонд может во время погружения удариться о куски лома)
  • Оператор фурмы работает в опасной зоне электродуговой печи рядом со шлаковой дверцей (устанавливает зонд на систему фурмы)

Однако эти системы измерения с единичным погружением не являются достаточно точными для гарантии постоянного беспроблемного выпуска.

Неверные температурные профили и значительные куски лома в конце производственного цикла наблюдаются несмотря на применение значительных коэффициентов безопасности. Следующее поколение методов измерения температуры является необходимостью для дальнейшего улучшения операционной производительности электродуговой печи.

Введение в CoreTemp

Была разработана новая система измерений на основе оптоволокна, способная обеспечить точные показания температуры каждые 20 секунд. Излучение черного тела внутри бассейна с жидкой сталью в электродуговой печи передается по экранированному оптоволоконному кабелю на датчик светового излучения, где применяется закон Планка. Теперь можно обеспечить полунепрерывное температурное профилирование, чтобы точно определить нужную конечную точку цикла плавки.

Преимущества системы CoreTemp:

  • пониженное энергопотребление
    • Управление печью в конце цикла плавки
    • Повышенная частота измерений температуры
    • Температура выпуска снижается на 10°C
  • Повышенная эффективность печи
    • Повышенная эффективность термической дуги
    • Допускаются условия пенистого шлака (выигрыш +2 мин.)
    • Открывание шлаковой дверцы не является необходимостью
  • Оценка остаточного шлака (твердого) в конце цикла плавки
    • Избегание блокировки выпускного отверстия

Обработка в ковше

Ковш

Продукция

Контроль уровня водорода

Контроль уровня водорода применяется в следующих целях:

  • Соответствие спецификациям по уровню водорода,
  • устранение газовых пузырей в литейной или прокатной продукции
  • Устранение прорывов, связанных с водородом, в формах cc
  • Определение необходимости (дополнительной) газоочистки

Водород является причиной различных дефектов стали и общих сбоев. Эти дефекты вызваны внутренним давлением, которое формируется при соединении атомов водорода в более стабильные молекулы H2. Вероятность дефектов повышается при увеличении уровня содержания водорода и толщины листа

Возможные дефекты:

  • формирование флокенов
  • трещины, вызванные водородом
  • рыбий глаз
  • газовые пузыри и поры
  • Продольные трещины поверхности
  • Избыточная ненужная закалка

Измерения Hydris могут быть использованы

  • Для оптимизации контроля процессов:
    • Путем определения поглощения H при различных присадках
    • Снижение поглощения H путем четкого определения добавок водорода
    • Определение уровня H перед литьем для контроля поглощения H в промежуточном ковше
  • В качестве обычно используемого инструмента:
    • Определение необходимости дополнительного шага по газоочистке
    • Определение оптимального уровня серы по уровню измеренного водорода

Hydris: революционный метод контроля водорода стал более усовершенствованным

Контроль очистки от окислов на станции обработки ковша

Одним из основных предназначений ковшевой металлургии является коррекция химического анализа стали для получения состава, подходящего для установки непрерывной разливки. Следует разделять практику очистки от окиcлов для формовочной машины и слябовой установки вследствие различных марок стали.

  • Марки стали LCAK (слябовые установки):
    • расчет необходимых добавок Al для успокаивания стали и достижения необходимого уровня Al практически на этапе 1
    • можно сэкономить минуты нагрева
    • после добавки Al и усреднения: проверка окончательного уровня Al перед отправкой ковша в установку непрерывной разливки
    • контроль уровня кислорода в шлаке во избежание повторного окисления стали
  • успокаивание марок стали Mn-Si (формовочные машины):
    • O контролируется по содержимому Si и Mn
    • Более высокий уровень: наличие газовых пор и пузырей в заготовке
    • Нижний предел: закупоривание разливочного стакана: ограниченное максимальное содержание Al
    • закупоривание в связи с окислением Al за счет образования воздушных мешков в потоке стали или повторным окислением от шлака или футеровочного материала ковша -> повышенное качество стали

Управление процессом

Метод датчика Celox®, который является общемировым стандартом контроля уровня кислорода в жидкой стали, позволяет детально управлять ковшом в цехах даже при смешанных операциях для производства и точных, и качественных марок Al. Можно сэкономить на значительных инвестициях и оптимизировать операционные затраты.

Дополнительные сведения об управлении процессом при непрерывной формовке с помощью Celox®

Дегазатор

Дегазатор

Продукция:

Применение дегазатора для HYDRIS®

Влияние параметров дегазации на итоговое содержание водорода

  • Время дегазации: уровень водорода снижается при увеличении времени дегазации. Однако снижение уровня водорода начинает замедляться, как только уровни водорода достигают 2 ч/млн. При достижении этого уровня прочие параметры дегазации становятся более важными.
  • Вакуумметрическое давление: поддержание в хорошем состоянии дегазатора является критически важным для поддержания низкого уровня водорода. Окончательное содержание водорода ниже 1 ч/млн может быть достигнуто только при вакуумметрическом давлении ниже 1 мбар. Уровень водорода не будет снижаться, если используется рабочее давление 100 мбар.
  • Исходный уровень водорода: при применении только краткой дегазации важно избегать слишком высоких уровней водорода. Ценное время будет потеряно вследствие устранения излишнего водорода. Однако исходный уровень водорода становится менее важным при более длительной дегазации.
  • Использование добавок в конце цикла дегазации может свести на нет дегазацию, так как уровень насыщения водородом может подняться после внесения добавок для некоторых сплавов незамедлительно после завершения дегазации в RH.
  • Объем подачи инертного газа: снижение уровня водорода может быть максимально увеличено при подаче аргона
  • Марки стали: некоторые марки стали нуждаются в более длительной дегазации в целях обеспечения очень низкого уровня водорода.

Сводка:

  • Управление процессом: точное измерение водорода до или после дегазации позволяет оптимизировать процесс. Имеется возможность снизить затраты на обработку, а также уменьшить итоговое содержание водорода
  • Пометка продукции: незамедлительное измерение уровня водорода в конце цикла дегазации позволяет сталелитейщикам достичь улучшенного контроля качества до отправки ковша в литейную машину или станцию отливки. Эта процедура делает исключительно важным этап использования дегазатора, который влияет на итоговое качество.

Промежуточный ковш (непрерывная формовка)

Непрерывная формовка

Продукция

Контроль уровня водорода

Влияние непрерывной формовки на итоговое содержание водорода и контроль качества Hydris. Насыщение водородом в промежуточном ковше едва ли можно избежать.

В самом начале новой последовательности следует соблюдать особенную осторожность, чтобы как можно больше снизить уровень насыщения водородом. Несмотря на предварительный нагрев промежуточного ковша перед началом формовки, влага, находящаяся ниже линии, начнет медленно высвобождать водород, который будет насыщать сталь. Точность Hydris позволяет пользователю получить очень четкие данные, характеризующие степень насыщения в промежуточном ковше.

Определение прорыва

Различные специалисты подтвердили связь между содержанием водорода в стали и прорывами в установке непрерывной разливки. Связанные прорывы имеют тип приваривания и вызваны насыщением водородом смазки, способствующей раскрытию пресс-формы. Газовые пузырьки приводят к кристаллизации флюса и повышению вязкости. По мере разрушения смазки повышается вероятность прорывов. Риск прорывов становится критически важным, как только уровень водорода превышает 9 ч/млн Эти типы сбоев с трудом можно определить с помощью проб, так как их достоверность значительно снижается при высоких уровнях водорода.

Разливка тонкого сляба

На продукцию тонкослябовых установок также влияет содержимое водорода в промежуточном ковше. Избыточное содержание водорода приводит к ухудшению качества формовки, поэтому должно особо пристально отслеживаться.

Прямой прокат

Прямой прокат стали более чувствителен к формированию флокенов, так как время охлаждения после формовки слишком короткое, что снижает удаление водорода во время охлаждения отливки. Прямое измерение уровня водорода является существенно важным для определения необходимости дальнейшей обработки

Отчет о применении Hydris

CasTemp с беспроводной связью

CasTemp

Достижение более эффективной формовки путем использования точного и надежного постоянного измерения температуры.

  • Применение точной и надежной системы постоянного измерения температуры позволит разрабатывать термические модели и повышать производительность и качество формовки.

Максимальная скорость формовки, которую можно обеспечить с надлежащей безопасностью для определенного перегрева, зависит от точного значения перегрева, возможностей охлаждения формы для литья, прочности шлака для данного химического состава стали, вторичного охлаждения и длины проката под формой.

Реализация в компании Mittal Steel

  • Максимальная скорость формовки и пропускная способность формы
  • Повышенный контроль продолжительности пребывания стали позволяет лучше контролировать передачу окиси алюминия во время замены ковшей
  • Потенциал для снижения трудоемкости благодаря устранению большинства измерений с погружением зонда
  • Устранение разрывов и замерзания литейной машины
  • Точная температура жидкого металла прямо перед попаданием стали в форму

Дополнительные сведения о том, как реализация CasTemp на заводе Mittal Steel позволила оптимизировать производство стали

Форма (разливка в слитки)

Литье

Продукция

Влияние разливки в слитки на процесс контроля итоговой концентрации водорода

Невозможно избежать насыщения водородом в слитках. Однако точность Hydris позволяет сталелитейщикам снижать насыщение водородом, оптимизируя практику формовки.

Точность Hydris позволяет сталелитейщикам выполнять требуемые стандарты качества. Подтверждение не зависит от практики, присущей операторам.

Измеренные уровни водорода позволят решить, следует ли применять разупрочнение после формовки.

Применение в процессах гальванизации

Цинковая гальванизация

Продукция

Датчик Alzin

Преимущества:

  • Качество: непрерывный контроль эффективного содержания алюминия в цинке позволяет поддерживать непрерывный процесс металлургического покрытия и снижает формирование окалины. Это улучшает управление процессом и исследование отклонения характеристик
  • Затраты: снижение окалины приводит к меньшему ее накоплению на роликах, а значит менее частой замене роликов
  • Лабораторный аспект: активность алюминия и температура в цинке берутся непосредственно с датчика.
Наверх