Для контроля сталеплавильного процесса, а именно точного расчета необходимого количества раскислителей и легирующих присадок применяют метод экспрессного определения окисленности стали с помощью кислородных зондов. Зонд окисленности ЕВРАЗОКСИ (аналогичный кислородным зондам Celox производства Heraeus Electro-Nite) позволяет определить температуру расплава и содержание активного (несвязанного) кислорода. На основе этих данных возможно вычисление необходимого добавления алюминия для раскисления стали и легирования, а также контролирование содержание алюминия в расплаве (для марок стали типа 08Ю), исключая ожидания результатов анализа пробы металла.

Данный зонд являются одноразовыми и представляет собой бумажную гильзу, в одном конце которой закреплена головка с расположенными в ней чувствительными элементами, генерирующими ЭДС: горячий спай термопары (который расположен в U-образной кварцевой трубке) и твердый электролит из диоксида циркония, который при контакте с расплавом образует гальваническую ячейку ( Mo/Cr+Cr2O3//ZrO2(MgO)//a(O)Fe/Fe(+) ). За рубежом получили распространение зонды окисленности с термопарами типа «S» и «R». В нашей стране предпочтение отдается кислородным зондам с типом «B».

Принцип работы

Кислородный зонд подключается к вторичному прибору (например, Multi-Lab III Celox производства Heraeus Electro-Nite) при подключении к контактному блоку путем надевания зонда окисленности на жезл (при ручном методе погружения) или на манипулятор (при автоматическом погружении). Данный контактный блок имеет коаксиального типа разъем с четырьмя выходами для подключения к жезлу. Поэтому жезл для измерения окисленности стали также может использоваться для измерения температуры расплава со сменными блоками ЕВРАЗТЕМП (ПТПР-91, POSITHERM) без каких либо переделок. В качестве проводника в жезле используется компенсационный провод (для типа «B» в качестве компенсационного провода может использоваться обычные медные провода). После подключения кислородного зонда к жезлу вторичный прибор подает сигнал о замыкании контура и готовности к применению.

1 – токовывод (отрицательный электрод); 2 – внешнее песчаное тело; 3 – внутренний песчаный наполнитель; 4 – мастика; 5 – токосъемник ванны (положительный электрод); 6 – свернутый картон (дополнительная защита от удара); 7 – защитный колпачок.

Для измерения необходимо опустить зонд в расплав металла (на глубину не более половины картонной гильзы) на несколько секунд (не более 10). В результате погружения зонда в расплав происходит расплавление стального защитного колпачка на головке (который защищает чувствительные элементы от повреждений при хранении и погружении зонда сквозь шлак). Далее расплавленный металл непосредственно с кварцевой трубкой нагревает термопару и взаимодействует с твердым электролитом. Вторичный прибор начинает регистрировать генерируемое чувствительными элементами ЭДС до тех пор, пока показания не выйдут на стабильную площадку (после этого зонд извлекается из расплава). Вторичный прибор пересчитывает ЭДС в показания температуры расплава металла (в градусах Цельсия) и в активность несвязанного кислорода (в ppm – концентрация в миллионных долях). На основе этих полученных данных вторичный прибор способен вычислить содержание серы и кремния в чугуне, а также углерода и алюминия в стали.

Существует несколько видов зондов окисленности ЕВРАЗОКСИ:

1. для высокой окисленности стали (от 1 до 1500 ppm)
- применяется в основном для определения окисленности в конверторах;
2. для низкой окисленности стали (от 1 до 1000 ppm)
- применяется в основном для определения окисленности на внепечной обработке стали;
3. для определения содержания алюминия (от 1 до 1000 ppm)
- применяется для определение окисленности на всех этапах сталеплавильного производства
- применяется для марок стали с содержанием алюминия (типа 08Ю)
- измеряет содержание расплавленного алюминия в стали