Kyslík v oceli, způsoby dezoxidace a moderní prvky optimalizace výroby oceli

Martin Korbáš

Doctoral thesis

Oxygen in steel, methods of deoxidation and modern ways of steelmaking opimalization

Abstract:

ABSTRAKT Práce se zaměřuje především na současné metalurgické problémy ocelářského průmyslu jak zvýšit kvalitu oceli, především její čistotu, která je zárukou dosažení lepších mechanických vlastnosti, jako je například tažnost, houževnatost nebo únavové vlastnosti oceli. Hlavním cílem disertační práce je posouzení možností uplatnění metody Single Spark Evaluation (SSE), kterou je vybavený optický emisní spektrometr SPECTRO LAB 10 ve společnosti Vítkovice Testing Centrum a.s. Společnost Vítkovice Testing Centrum a.s. zajišťuje ocelárně Vítkovice Heavy Machinery a.s. veškeré chemické analýzy vyráběných taveb. Metoda SSE umožňuje v rámci stanovení chemické analýzy vzorku stanovit také kvalitativní a kvantitativní informaci o vměstcích analyzovaných vzorků odebíraných v průběhu výroby oceli. Vyhodnocovací programy metody SSE na optickém emisním spektrometru Spectro Lab 10 jsou nastaveny výrobcem a jako takové nebyly zpochybňovány. Práce se v teoretické části zabývá desoxidačními a reoxidačními postupy, které přednostně určují typ vměstku a jeho většinový podíl v oceli a jejich klasifikaci. V experimentální části se práce věnuje především výsledkům měření získaných použitím metody SSE. Hodnotí, zda výsledky získané jsou aplikovatelné v ocelářské praxi na stanovení vměstků při on-line procesu výroby oceli na zařízeních sekundární metalurgie LF, VD a VOD ve Vítkovicích Heavy Machinery a.s. Výsledky měření jsou porovnávány na rozdílných výrobních technologických postupech, které zahrnují technologii desoxidace srážecí VOD a desoxidace difuzní VCD a polodifuzní LF-VD. Na základě provedených experimentů na statisticky významném počtu taveb měřených metodou SSE se dospělo k závěru, že výrobcem nastavené hodnoty bude nutné optimalizovat v hlavním parametru metody ve směrodatné odchylce sigma, které kvantifikuje počet a definuje chemické složení vměstků. Optimalizovat směrodatnou odchylku sigma bude nutné pro jednotlivé technologické kroky, pro každý způsob výroby oceli a chemické složení vměstků. Dosažené výsledky práce v experimentální části prokazují, že provedené experimenty se změnou směrodatné odchylky sigma umožňují přesněji interpretovat naměřené hodnoty. Dosažené výsledky hodnotící čistotu oceli jsou porovnávány s výsledky rentgenové spektrální analýzy. Po úpravě směrodatné odchylky sigma se dá konstatovat, že jejich vzájemná korelace je možná zejména v chemickém složení vměstků.

Abstract:

ABSTRACT The thesis focuses primarily on current metallurgical problems of the steel industry consisting in increasing the quality of steel, mainly its purity, which guarantees to achieve better mechanical properties such as ductility, toughness and fatigue properties of steel. The main aim of the thesis is to assess the potential application of the method of Single Spark Evaluation (SSE), with which an optical emission spectrometer SPECTRO LAB 10 at the Vítkovice. Vítkovice Testing Centrum a.s. is equipped. For the steelworks Vítkovice Heavy Machinery a.s., Vítkovice Testing Centrum a.s. ensures all chemical analyzes of produced melts. In the context of determining the chemical analysis of the sample, the SSE method allows to determine the qualitative and quantitative information about the analyzed inclusions sampled during the production of steel. Evaluation programs of the SSE method on the optical emission spectrometer Spectro Lab 10 are set by the manufacturer and were not put in doubt. The theoretical part of the thesis deals with deoxidation and reoxidation procedures, which primarily determine the type of an inclusion and its major part in steels and their classification. The experimental part of the thesis focuses primarily on the results of the measurements obtained using the SSE method. It assesses whether the obtained results are applicable in the steelmaking practice to determine the inclusions during the on-line process of steel production on the LF, VD and VOD secondary metallurgy equipment in Vítkovice Heavy Machinery a.s. The measurement results are compared at different production processes, which include deoxidation technology of precipitation VOD and deoxidation of diffusive VCD and half-diffusive LF-VD. On the basis of the experiments carried out on a statistically significant number of melts measured by the SSE method, it was concluded that there is necessary to optimize the factory settings in the main parameter of the method in the standard deviation sigma, which quantifies the number and defines the chemical composition of the inclusion. It is necessary to optimize the standard deviation for the individual process steps, for each method of steel production and chemical composition of the inclusions. The results obtained in the experimental part show that the experiments carried out with the standard deviation allow more precise interpretation of the measured values. Obtained results evaluating steel purity are compared with the results of X-ray spectral analysis. After adjusting the standard deviation sigma it can be said that their mutual correlation is possible particularly in the chemical composition of the inclusions.

Keywords

čistota oceli, sekundární metalurgie, Singl Spark Evaluation, stanovení vměstků on-line, desoxidace srážecí, desoxidace difuzní, polodifuzní desoxidace, směrodatná odchylka sigma.

Keywords

Steel purity, secondary metalurgy, Single Spark Evaluation, on-line inclusions assessment, precipitation deoxidation, diffuse deoxidation, half-diffuse deoxidation, standard deviation sigma.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 11. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 9. 12. 2014
• Supervisor: Libor Čamek
• Reader: Ludvík Martínek, Jiří Bažan, Antonín Záděra

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Metalurgická technologie