Phân tích nhanh xỉ lò luyện thép (LMF Slag)

29/09/2025

Bruker

Phân tích nhanh xỉ lò luyện thép (LMF Slag)

Giới thiệu

Xỉ là một tác nhân quan trọng trong các quá trình luyện kim ở nhiệt độ cao và được điều chỉnh về trạng thái cân bằng để đạt hiệu quả tối đa trong việc nâng cao độ tinh khiết của kim loại, giảm thiểu sự ăn mòn lớp vật liệu chịu lửa, cũng như tối ưu các tính chất vật lý. Việc bổ sung các phụ gia tăng cường xỉ như vôi, đôlômit hoặc các chất phụ gia khác được thực hiện dựa trên thành phần hóa học của xỉ. Động lực hướng tới hiệu quả chi phí tốt hơn và chất lượng thép cao hơn chính là việc áp dụng các thực hành xử lý xỉ hợp lý trong toàn bộ các công đoạn luyện thép sơ cấp và thứ cấp.

Tinh luyện trong lò thùng (ladle refining) trong quá trình luyện thép giúp khử oxy và hợp kim hóa thép tốt hơn, cải thiện độ sạch của thép, đồng thời làm đồng nhất nhiệt độ và thành phần trong suốt quá trình luyện. Xỉ lò thùng kém chất lượng thường chứa lượng lớn các oxit MnO và FeO, gây ra hiện tượng suy giảm Al, Si và Mn. Phương pháp huỳnh quang tia X phân tán bước sóng (WDXRF) chủ yếu được sử dụng để phân tích thành phần xỉ lò thùng nhằm tối ưu hóa bước tinh luyện trong lò thùng. Chuẩn bị mẫu đơn giản, nhanh chóng, dễ

vận hành, cho kết quả tức thì và độ tin cậy cao trong quá trình sử dụng là những yếu tố then chốt để quyết định lựa chọn thiết bị phân tích trong công việc hằng ngày.

Báo cáo thí nghiệm này trình bày tổng quan hiệu năng của S8 TIGER Series 2 công suất 1 kW, bao gồm chất lượng phân tích, độ bền thiết bị và tính dễ sử dụng, trong ứng dụng phân tích xỉ lò thùng

Hình .1: S8 TIGER Series 2 với màn hình cảm ứng TouchControl

Thiết bị phân tích

Máy quang phổ S8 TIGER Series 2 (WDXRF) công suất 1 kW là thiết bị lý tưởng cho việc kiểm soát quy trình sản xuất nhanh chóng và ổn định, có thể đặt ngay gần khu vực sản xuất. Dựa trên hệ thống làm mát bằng nước thông minh với bộ trao đổi nhiệt nước-khí tích hợp, S8 TIGER Series 2 công suất 1 kW dễ dàng bố trí trong phòng thí nghiệm sản xuất mà chỉ cần yêu cầu lắp đặt tối thiểu. Không cần thêm bộ trao đổi nhiệt hoặc máy làm mát nước ngoài riêng biệt.

Với công suất kích thích 1 kW, điện áp kích thích 20 kV cho các nguyên tố nhẹ và lên tới 50 kV cho các nguyên tố nặng, thiết bị này mang lại hiệu năng phân tích cần thiết để thu được kết quả chính xác cho cả nguyên tố chính và nguyên tố vết. Với cấu hình mặc định gồm 2 bộ ống chuẩn trực (mịn và thô) và 3 tinh thể phân tích (XS-55 cho C đến Mg, PET cho Al đến Cl, và LiF200 cho K đến Am), máy bao phủ toàn bộ dải nguyên tố cần thiết và cho kết quả xuất sắc ngay cả đối với nồng độ thấp của đối với flo.

Cấu hình khuyến nghị của S8 TIGER Series 2 công suất 1 kW cho phân tích xỉ trong các nhà máy thép đi kèm với bộ bảo vệ SampleCare và màn hình cảm ứng TouchControl.

Một tính năng quan trọng của SampleCare là các tấm chắn bụi đặt trước ống phóng và cơ cấu đo góc goniometer. Khi chạy mẫu viên nén, các hạt rời có thể rơi xuống ống hoặc lọt vào goniometer. Chức năng SampleCare ngăn chặn hiện tượng này, nhờ đó tăng thời gian vận hành của thiết bị và giảm đáng kể chi phí vận hành.

Việc vận hành trực quan của S8 TIGER Series 2 với màn hình cảm ứng TouchControl cho phép cả những nhân viên chưa qua đào tạo cũng có thể nhanh chóng và dễ dàng bắt đầu đo mẫu và nhận kết quả mà không lo vô tình thay đổi hiệu chuẩn, làm hỏng tệp hoặc bị lúng túng với phần mềm phức tạp. Phân tích mẫu hằng ngày trở nên đơn giản như sử dụng một chiếc điện thoại thông minh.

Bốn đặc tính này kết hợp trong S8 TIGER Series 2: hiệu năng phân tích (sẽ trình bày trong báo cáo này), độ tin cậy dựa trên công nghệ sản xuất tại Đức của Bruker, tính dễ sử dụng, và yêu cầu lắp đặt tối thiểu. Đây chính là những ưu điểm chính của S8 TIGER Series 2 công suất 1 kW cho các ứng dụng kiểm soát quy trình sản xuất.

Chuẩn bị mẫu

Các mẫu xỉ được chuẩn bị dưới dạng viên nén với sự hỗ trợ của chất kết dính. Sau bước nghiền thô, lượng sắt còn lại có thể dễ dàng tách ra bằng nam châm trước khi nghiền mịn. Thông thường, xỉ được chuẩn bị với tỷ lệ 15 g mẫu và 1 g chất trợ nghiền, sau đó được nghiền trong cối nghiền bằng tungsten carbide (~3 phút).

Bột đã nghiền mịn sau đó được ép trong cốc nhôm (đường kính 40 mm) với lực ép tối thiểu 15 tấn trong 30 giây. Quy trình chuẩn bị này có thể thực hiện bằng bất kỳ máy nghiền và máy ép viên nào.

Thông số đo phân tích nhanh xỉ lò luyện thép (LMF Slag)

Các phép đo được thực hiện trên thiết bị S8 TIGER Series 2 với nguồn kích thích Rh công suất 1 kW. Phương pháp này được thiết kế chuyên biệt để xác định các nguyên tố chính và nguyên tố vết trong mẫu xỉ một cách tối ưu. Các thông số đo đã được tối ưu cho điện áp ống, loại tinh thể và ống chuẩn trực. Thời gian đo tổng cộng khoảng 5 phút cho mỗi mẫu

Hiệu chuẩn

Một bộ hiệu chuẩn gồm 8 mẫu vật liệu chuẩn được chứng nhận (CRM) và 8 mẫu chuẩn thứ cấp đã được xác thực được sử dụng để hiệu chuẩn thiết bị cho các thành phần F, MgO, Al₂O₃, SiO₂, P₂O₅, S, CaO, TiO₂, MnO và FeO (xem Bảng 2). Các chuẩn này được chuẩn bị dưới dạng viên nén theo cùng quy trình với các mẫu phân tích. Do được chuẩn bị dưới dạng viên nén, nên cần phải thực hiện hiệu chuẩn riêng cho từng ứng dụng (EAF, LMF và BOF).

Bảng 1: Điều kiện đo của S8 TIGER Series 2 cho từng nguyên tố.

Mục đích của việc bổ sung các chuẩn thứ cấp là để mở rộng dải hiệu chuẩn tại những vùng mà các vật liệu chuẩn được chứng nhận (CRM) không bao phủ, đồng thời bù trừ sự khác biệt về kích thước hạt giữa CRM và mẫu phân tích chưa biết, đặc biệt đối với các nguyên tố nhẹ như F, MgO và Al₂O₃.

Việc hiệu chuẩn được thực hiện bằng phần mềm SPECTRAplus vận hành trên máy tính ngoài, kết nối với thiết bị S8 TIGER Series 2. Gói phần mềm quang phổ XRF tích hợp này cung cấp nhiều phương pháp hiệu chỉnh nền ma trận và nhiễu phổ

Bảng 2: Khoảng nồng độ chất chuẩn hiệu chuẩn

Độ đúng và độ chụm của phép đo

Một viên nén xỉ LMF chưa biết đã được đo lặp lại 25 lần so với đường hiệu chuẩn. Mẫu được tháo ra và lắp lại giữa các lần đo. Bảng 3 minh họa độ chính xác ấn tượng của các kết quả thu được với thiết bị S8 TIGER Series 2. Độ lặp lại nằm hoàn toàn trong phạm vi mong đợi cho phân tích vật liệu xỉ như thể hiện ở Bảng 4 .

Bảng 3: Độ chính xác hiệu chuẩn

Bảng 4: Độ lặp lại phép đo các thành phần chính trong phân tích nhanh xỉ lò luyện thép (LMF Slag)

V-Ratio: đặc trưng cho độ nhớt (CaO/SiO₂).

B3-Ratio: đặc trưng cho độ bazơ (CaO/(SiO₂+Al₂O₃+TiO₂)).

Kết luận

S8 TIGER Series 2 công suất 1 kW là công cụ phân tích lý tưởng để sử dụng hằng ngày trong các nhà máy thép cho việc phân tích mẫu xỉ và các vật liệu liên quan đến quy trình sản xuất. Tính dễ sử dụng nhờ tích hợp màn hình cảm ứng TouchControl™ giúp vận hành mẫu thường quy trở nên đơn giản đối với kỹ thuật viên ca kíp, chỉ cần đào tạo tối thiểu.

Độ tin cậy, tính linh hoạt và sự ổn định của S8 TIGER Series 2 đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại phân tích cần thiết trong nhà máy thép, đồng thời mang lại những lợi ích vượt trội về tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm