OES vs. RFA zur Schlacke-analyse: Ein Vergleich

Eine präzise Schlackenanalyse ist entscheidend, um die Prozesssteuerung zu sichern, Rohstoffe effizient einzusetzen und die Produktqualität zu gewährleisten. Optische Emissionsspektroskopie (OES) und Röntgenfluoreszenz (RFA) sind die gebräuchlichsten Methoden. Nachfolgend ein Überblick über ihre Stärken und Schwächen.

Röntgenfluoreszenz (RFA): Der bewährte Standard

Vorteile

1. Industriestandard: RFA ist seit Jahrzehnten in Stahlwerken etabliert und genießt aufgrund von Zuverlässigkeit, Konsistenz und Bekanntheit großes Vertrauen.

2. CRM-basierte Kalibrierung: Die Verwendung zertifizierter Referenzmaterialien (ZRM´s/CRM´s) liefert verlässliche und vergleichbare Ergebnisse.

Nachteile

1. Zeitintensive Analyse: 10–15 Minuten von Probenahme bis Analyseergebnis verzögern Entscheidungen und erhöhen Arbeitskosten.
2. Post-Mortem-Ergebnisse: Anpassungen der Prozessparameter können erst nach dieser Zeit erfolgen, In-situ-Steuerung ist kaum, bzw. nur zu möglich.
3. Hoher Wartungsaufwand: Regelmäßige Wartung und Verschleißteile erhöhen die Betriebskosten.

4. Fehler bei der Probenvorbereitung: Die mehrstufige Probenaufbereitung für RFA – Zerkleinern, Mahlen, Entmetallisieren und Pressen – birgt potenzielle Fehlerquellen:

   • Unvollständige Entmetallisierung kann die Messergebnisse verfälschen.

   • Ungleichmäßiges Mahlen, z. B. zu große Körner oder Agglomerate, beeinträchtigt die Genauigkeit.

   • Entmischung beim Pressen führt zu inkonsistenten Proben und unzuverlässigen Ergebnissen.

5. Ausrüstungsintensiv: Mehrere Geräte (Brecher, Mühle, Presse, ...) sind kosten- und Platzintensiv, aber notwendig.

6. Schwächen bei den "leichten" Elementen: Leichte Elemente wie Silizium (Si) und Magnesium (Mg), die für die Basizität, Viskosität, etc. entscheidend sind, sind eine Herausforderung für die RFA

QLX9 Schlackenanalysegerät in einer Laborumgebung während des Betriebs

Eingabe von Schlackenproben in einen QLX9 Gerät

EAF-Schlackenprobe, die ohne weitere Probenvorbereitung analysiert werden kann

Labortechniker Bedienung des QLX9 Schlackenanalysators für eine schnelle Analyse innerhalb von 20 Sekunden

Optische Emissionsspektroskopie (OES): Die moderne Alternative

Vorteile 

1. Minimale Probenvorbereitung: Kein Mahlen oder Pressen erforderlich, Arbeitsabläufe werden vereinfacht.

2. Hohe Geschwindigkeit: Ergebnisse in 20 Sekunden ermöglichen Echtzeitentscheidungen.

3. In-situ-Analyse: Sofortige Prozessanpassungen direkt am EAF oder LF.

4. Größere Probenmengen: 20–200 g pro Messung liefern repräsentative Ergebnisse.

5. Kontaktlose Messung: Heiße Proben können analysiert werden, Kühlung ist nicht nötig.

6. Stabile Präzision: Gelegentliche Standardisierung genügt, Rekalibrierung selten erforderlich.

7. Niedrige Wartungskosten: Keine Verschleißteile, kostengünstiger Betrieb über die Lebensdauer.

Nachteile

1. Herausforderungen bei der Kalibrierung:
   Die OES-Kalibrierung für die Schlackenanalyse stützt sich in der Regel auf Sekundärmaterialien und nicht auf CRMs, was ihre Anwendbarkeit auf die interne Prozessüberwachung und nicht auf die formale Qualitätskontrolle oder standardisierte Berichterstattung beschränkt.

2. Begrenzte Branchenakzeptanz: Noch nicht flächendeckend etabliert, gewinnt aber zunehmend an Bedeutung.

Vergleich und Zukunftsaussichten

RFA: Etabliert, aber aufwendig

Die RFA bleibt in vielen Stahlwerken der Standard, da sie zuverlässig ist, CRMs nutzt und weit verbreitet ist. Für Routineanalysen liefert sie gute Ergebnisse. Ihre lange Analysezeit, hohen Wartungskosten und die eingeschränkte Erfassung leichter Elemente machen sie jedoch weniger geeignet für moderne, schnelllebige Produktionsprozesse.

OES: Die Lösung für moderne Anforderungen

OES beseitigt viele der Einschränkungen von RFA. Mit schnellen Messungen, minimaler Probenvorbereitung und der Fähigkeit, leichte Elemente wie Silizium (Si) und Magnesium (Mg) präzise zu erfassen, eignet sie sich ideal für heutige Stahlwerke. Echtzeitüberwachung ermöglicht die präzise Steuerung der Schlackenzusammensetzung, reduziert Feuerfestverschleiß, optimiert Schaumbildung und steigert die Ausbeute.

Für Anlagen mit variablen Rohstoffströmen, wie Sekundärmaterialien, bietet OES die notwendige Geschwindigkeit und Flexibilität, um dynamisch auf Veränderungen zu reagieren. Die niedrigen Wartungskosten und die langfristige Zuverlässigkeit machen OES zu einer wirtschaftlich attraktiven Lösung.

Zusammenfassung: OES hat das Potenzial, in Zukunft das Schlackenanalysegerät der Wahl zu werden

Während XRF weiterhin eine wichtige Rolle spielt, entwickelt sich OES zur bevorzugten Methode für moderne Stahlwerke. Der Bedarf an schnelleren, präziseren und kosteneffizienteren Analysen macht OES zur natürlichen Weiterentwicklung der Schlackenanalyse. Anlagen, die auf In-situ-Echtzeitkontrolle, präzise Leichtelementanalyse und reduzierte Arbeits- und Wartungskosten setzen, profitieren besonders. Eine heutige Investition in OES erfüllt nicht nur aktuelle Anforderungen, sondern bereitet auch auf die Prozesse der Stahlproduktion von morgen vor.

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