В черной металлургии зачастую возникает необходимость экспресс-анализа содержания углерода в жидком расплаве. Определить содержание углерода непосредственно на участке плавки без помощи услуг химической лаборатории позволяет термический анализ. Этот метод является быстрым и экономичным.

Как работает термический анализ? Данный метод основан на анализе динамики температурного изменения остывающего расплава. В частности для определения содержания углерода необходимо зарегистрировать температуру ликвидус и солидус расплава. Температура ликвидус – это температура при которой в абсолютно жидкой фазе начинается появление твердой фазы (начинается процесс кристаллизации), а температура солидус – это температура, при которой жидкая фаза полностью переходит в твердую (завершается процесс кристаллизации). Температура ликвидус и солидус в частности напрямую зависят от содержанию углерода в расплаве, т.е. иными словами определенному содержанию углерода соответствует определенная температура ликвидус и солидус. Зная температуру ликвидус и солидус (а также иные критические точки), можно определить содержание углерода.

Так как же определить температуру ликвидус и солидус при остывании жидкого расплава? В процессе остывания расплав постепенно приближается к точке ликвидус. Как только он достигает этой температуры в расплаве начинается процесс кристаллизации, который сопровождается выделением тепла. В связи с этим скорость остывания расплава уменьшается. При появлении этого признака регистрируется температура ликвидус. Как только процесс кристаллизации заканчивается, выделение тепла в результате этого процесса прекращается, скорость остывания расплава увеличивается. При увеличении скорости регистрируется температура солидус. Таким образом анализируя динамику остывания расплава можно получить достоверные результаты по значению температур ликвидус и солидус. А уже исходя из значений этих температур, можно сделать вывод о содержимом расплава.

Какие средства необходимы для проведения экспресс-анализе содержания углерода в расплаве метод термического анализа? В настоящее время в металлургической промышленности используют следующий комплекс средств:

- вторичный прибор;
- кристаллизационные стаканчики или погружные зонды;
- стенд для установки стаканчиков или жезл для погружных зондов
- компенсационный кабель.

Рассмотрим более подробно применение данного комплекса. Для того, чтобы была возможность проанализировать динамику кристаллизации расплава, необходимо прежде всего отобрать порцию этого расплава из промышленного агрегата, в котором идет плавка. В современной металлургии получили распространение два варианта:

1.забор расплава ложкой, который потом сливают в кристаллизационный стаканчик;

2.погружение в расплав зонда, в который затекает жидкий металл, с последующим извлечением.

И в стаканчике, и в погружном зонде применяется термопара (тип B, S или R) для постоянного измерения температуры остывающего расплава. Термопара представляет собой тонкую проволоку из двух спаев, размещенную в U-образном кварцевом стекле, концы которой приварены к разъему для подключения.

Если применяют кристаллизационный стаканчик, то данный стаканчик предварительно устанавливают на стенд, подключая его к разъему, который в свою очередь по компенсационным проводам соединяется со вторичным прибором, регистрирующим изменения ЭДС, генерируемого термопарой при остывании расплава, и с дальнейшим анализом динамики полученных данных.

При применении погружного зонда используют жезл, на который надевается данный зонд и при помощи контактного блока подключается к нему. В свою очередь сам жезл подключается при помощи компенсационного кабеля ко вторичному прибору. На этом различие от применения этих двух вариантов заканчивается.

Схема работы такова:

1. отбор металла (в стаканчик или в зонд);

2. его остывание;

3. регистрация изменения температуры;

4. анализ полученной динамики;

5. вывод результатов (на вторичном приборе).

Наше предприятие производит как кристаллизационные стаканчики ЕВРАЗКАРБ (аналог Heraeus Electro-Nite стаканчиков «Econ-O-Carb» для стали и стаканчиков «QuiK-Cup» для чугуна), так и зонды для определения содержания углерода в стали ЕВРАЗКАРБ (аналог Heraeus Electro-Nite зондов «QuiK-Carb» и «TapTip»).

В качестве вторичного прибора можно использовать приборы производства Heraeus Electro-Nite: «Multi-Lab Quik-Lance», «Carbon-Lab E», «Quik-Lab E».