Prozessanalytik – wenn Zeit zählt Schnelle OES-Elementanalytik für durchsatzstarke Prozesse

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Warten ist für niemanden angenehm – auch nicht für den geduldigsten Schmelzbetriebsleiter im Stahlwerk. Dennoch müssen Verantwortliche heute bis zu 15 Minuten auf die Analyse der chemischen Zusammensetzung ihrer Schlacken warten. Die Stahlherstellung ist heutzutage, wie viele andere Prozesse auch, deutlich volatiler als noch vor 20 Jahren. Durch Recycling und den verstärkten Einsatz von Sekundärrohstoffen entscheidet eine schnelle und verlässliche Schlackeanalyse maßgeblich über Effizienz und Produktqualität.

„Make the slag, and the steel makes itself“ – doch klassische Labormethoden wie die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) stoßen hier an ihre Grenzen: Sie erfordern aufwändige Probenvorbereitung und liefern Ergebnisse verzögert, sodass eine schnelle In-situ-Prozesskorrektur nicht möglich ist. Laser-OES (auch LIBS genannt) ermöglicht seit wenigen Jahren die direkte Messung unbehandelter Schlacken in einem Bruchteil der Zeit herkömmlicher Verfahren. Auf der anderen Seite erlauben Echtzeit-Messwerte sofortige, punktgenaue Prozessanpassungen, schonen Ressourcen und steigern die Wirtschaftlichkeit der Betriebsabläufe. Für eine flächendeckende Einführung sind jedoch zentrale Aufgaben wie Kalibrierung, Normierung und unabhängige Validierung umzusetzen.

Warum Schlackenanalysen wichtig sind

Bei der Verarbeitung von Roheisen und Stahlschmelzen entsteht eine Schlacke als Nebenprodukt. Dieses Oxidische Material, welches sich unter anderem aus den Hauptkomponenten SiO₂, MgO, Al₂O₃, MnO und CaO und den Nebenkomponenten Cr2O3, V2O5, P2O5, SO2 zusammensetzt, beeinflusst maßgeblich die Prozesseffizienz und die Produktqualität. Eine korrekt gesteuerte Schlacke-Basizität erhöht die Beständigkeit der Feuerfestmaterialien, eine angemessene MgO-Sättigung unterstützt die Desoxidierung und reduziert nichtmetallische Einschlüsse; gleichzeitig wirkt sich der Eisenoxidgehalt im E-Ofen direkt auf die Ausbringung aus. Lange Analyse-(warte)-zeiten zwingen Stahlwerksleiter dazu, größere Puffer einzuplanen, um auch bei schwankendem Eingangsmaterial sicher innerhalb der Produktspezifikationen zu bleiben. Entscheidungen ohne aktuelle Messdaten führen so zu Effizienzverlusten und vermeidbaren Kosten.