Förbättrad uppföljning och styrning av metallurgiska processer genom tillförlitlig bestämning av inlösta element och icke-metalliska inneslutningar i stålprover

Huvudsyftet med projektet Innestyr fas 1 - 2 är att få till stånd snabb produkt-karakterisering vid ståltillverkning med avseende på inneslutnings-karakteristik, och därmed förutsättningar för någon form av processkontroll. De tekniska förutsättningarna för detta är modern optisk emissionsspektrometri (OES) utrustad med ”pulse distribution analysis” teknik (PDA) och avancerad databehandling. PDA/OES är redan långt utvecklad i tidigare projekt. Den övergripande arbetsplanen har varit att anpassa denna teknologi till processkontroll och produktkarakterisering, testa, utvärdera och förbättra tekniken till ett effektivt verktyg. Detta har krävt utveckling inom provtagning, OES datainsamling, metoder för avancerad databehandling samt referensmaterial för verifiering av analysresultat. Inom fas 1 av projektet utvecklades provtagare och provtagnings-metodik.

Inom Innestyr 1 gjordes även ett omfattande utvecklingsarbete av PDA/OES tekniken framförallt avseende tillämpningar på rostfritt stål. Utvecklingsarbetet har fortsatt under Innestyr 2, där bl.a. en mer avancerad metodik för detektion av s.k. outliers (”avvikare”) har utarbetats. Mjukvara för rutinmässig användning av PDA/OES har även förbättrats avsevärt.

Inom Innestyr 2 har omfattande provtagningskampanjer genomförts hos SSAB EMEA i Luleå och Outokumpu Stainless i Avesta. Provtagningen har utförts i olika stadier av stålframställningsprocessen. Dessa driftprover har analyserats ingående med PDA/OES, och ett antal utvalda prover har även analyserats med elektrolytisk extraktion (EE), svepelektronmikroskopi med energidispersiv röntgenanalysator (SEM-EDS) samt smältextraktion (total syrehalt). Resultaten visar att man med PDA/OES i många fall kan se tydliga skillnader mellan olika processteg. Här har användandet av s.k. ternära diagram visat sig vara ett effektivt sätt att åskådliggöra förändringarna mellan processtegen. Kvantitativa resultat har visat sig vara korrekta i betydande omfattning för referensmaterial (d.v.s. färdiga produkter), i mindre omfattning för driftprover. Resultaten visar dock att man ofta kan definiera ett ”normalläge” för varje stålsort och processteg, mot vilket avvikelser kan detekteras. Detta innebär att det är möjligt att införa PDA/OES som ett verktyg för processåterkoppling.