钢铁工业
质谱仪的使用可以为钢铁生产带来以下好处：优化炼钢过程、最大限度地提高生产量、尽量减少使用过程气体如氧气，氩气等、操作安全、减少废气排放
钢铁行业中，通过过程质谱仪用于气体分析，包含：焦炉，高炉，直接还原炼铁炉，氧气顶吹转炉，电弧炉，氩氧脱碳转炉，真空氧气脱碳炉和循环法真空脱碳炉。
另外过程质谱对气体的分析也可表征用于钢铁工业中的燃料的燃烧特性。
质谱仪在钢铁冶炼过程中气体分析作为过程控制。
针对炼钢厂的应用包括：
高炉生产过程
初级钢生产过程
二级钢生产过程
电弧炉炼钢过程
可燃气体处理过程
钢厂还原过程中的高纯氢分析
高炉炉气分析：
大多数炼钢的基本过程是在高炉中用焦炭(碳)将铁矿石(铁的氧化物)还原为铁，方程式如下：
FeO+C-=Fe+CO
通过对CO和CO2的监测来控制焦碳的消耗量;通过对H2的监测可实现早期预警，利于高炉维护;通过对N2的监测可提高铁的产量。焦炭也被用作是高炉过程的燃料。
精炼工艺气体分析：
应用于真空氧化脱碳(VOD)、氩氧化脱碳(AOD)、双管循环真空除气(RH)等工艺过程中。
分析尾气组分，配合脱碳过程中CO和CO2水平的连续测量，达到对钢液中碳残留成分精确控制的目的和，从而有效提高钢产量质量减少消耗
焦炉厂中生成的焦炭在高炉中还原铁矿石(铁的氧化物)成铁。
在氧气顶吹转炉中，通过氧除去碳等杂质将铁转为钢。
在AOD,VOD或RH过程中进一步精炼。连铸将钢转变为钢柸，初轧抷和厚板。
热炉将钢铁融化炼成不同的产品如钢片，钢条，钢棒和钢圈等。
另外一种方法是直接还原，从铁矿中炼铁和天燃气。产物被用于电弧炉中炼钢。在
电弧炉法中主要的原料是废钢。
主要检测物质：
CO、CO2、H2、N2、O2、Ar、甲烷、乙烷、丙烷等
ProC-TOF在线质谱仪特点：
可进行多组分分析，安装的多数系统常同时测量4--8个不同的组分。也可进行多流路测定，从一个流路到另一个流路的切换只需采用多头进样阀。
对质谱仪的维护要求并不高，正常的运行时间可达到>95%。
分析速度快
多组分测量-所有待测的组分可在一台仪器上测量
多流路测量–在同一台仪器上实现多路样品测量
具有高分析性能：极高的灵敏度，稳定性和宽的线性范围
气体组分分析和工厂数据控制产生的经济价值和益处远远超过投资
BOF氧气顶吹转炉炼钢
炼钢的基本过程是除硫，降低含碳量到所需水平的过程。
氧气转炉炼钢的过程，也被称作BOS,BOF和LD，含碳量通常从4%降低到0.05。直立冷氧枪以超音速从炉子的顶部插入炉内，氧与碳反应生成CO和CO2，这个过程大约持续30分钟。气体分析用于控制氧枪的操作以提高效率和确定过程终点。好处是非常明显的：过程控制得到改善，避免回炉，否则将会产生金属氧化。
BOF装置上PMS的表示和典型数据
在BOF监测过程中，分析速度尤为重要。
AOD氩氧脱碳
氩氧脱碳是一种用于生产不锈钢的工艺，即钢含约17%的铬和低于0.02%的碳。以及不锈钢钢，AOD也用于生产大多数锻造和铸造级铁合金。成功商业化生产硅、工具、镍基、钴基、军用规格，其他特种合金也已通过AOD实现。
典型的原料AOD容器中的材料或“装料”含有1.5%的碳和18.5%的铬。这该工艺的目的是通过氧气脱碳来降低碳含量，而无需发生铬损失。如果只用吹氧脱碳，铬随着碳水平从1.5%减少到0.02%，水平减少到大约3%。铬氧化取决于一氧化碳分压和温度;所以维持工艺条件以控制CO分压和放热反应。
AOD工艺的关键是用氩气稀释吹炼用的氧气，以减少释放出的一氧化碳的分压。氧气逐渐被稀释氩气，它控制容器中的温度上升并确保几乎所有的初始装料中存在的铬被保留，而碳被去除到所需的水平。
快速、准确的气体分析对于监测气流至关重要每个吹气周期都可以确定。
转炉气体应用的许多好处也适用于AOD过程。在使用过程质谱之前，该过程很难有效控制。操作员将通过眼睛判断终点——看着火焰颜色，不是一个很客观的方法。这经常导致重新回炉。。另一种方法是总是使用更长的鼓吹时间，以确保达到终点，但这是低效的，由于铬氧化，产品质量较差。然而，使用的另一种方法是中断流程并采集多个样品——这会降低生产率。
采用ProC-TOF过程质谱控制AOD过程，仪器投资回报已计算为3-6个月。
基本氧气过程BASIC OXYGEN PROCESS (BOP)
过程质谱法可用于改进基本氧气工艺 (BOP) 并成功生产高质量不锈钢。依靠 BOP 来计算和控制液态金属批次中残留的碳量。
BOP 使用氧气燃烧多余的碳，将其转化为一氧化碳和二氧化碳。
使用测量的一氧化碳、二氧化碳浓度和气体流速计算消除碳的百分比。由于气体流动极快，因此需要尽快进行计算，质谱仪可以胜任这个工作。
气体混合站
钢铁制造厂生产的不仅仅是钢铁;而且在过程创造出可用的燃料气体。在钢铁加工阶段，含有各种水平可燃气体的废气流可以燃烧以产生可用的燃料。然而，为了确保燃气的质量，了解的不仅仅是 BTU 值是很重要的。可燃成分的准确组成对于过程控制至关重要。
因为这些物流是再循环的工艺物流，所以成分差别很大。各种废物流和尾吹气在气体混合站混合，以确保优质燃料。
由于气体混合站的气体吞吐量非常高，因此在短短几秒钟内进行完整的成分分析至关重要。
DRI直接还原
炼钢的另一种方法是直接还原，这个过程不需要焦碳，铁矿石被CO和H2还原。
3Fe2O3+9CO-=6Fe+9CO2
3Fe2O3+9H2-=6Fe+9H2O
还原气体如CO和H2，由天燃气(CH4)和直接还原法的反应的副产品生成。
CH4+CO2-=2CO+2H2
CH4+H2O-=CO+3H2
这些气体的反应在反应器中进行。
天然气在过程中也被用作燃料。一些直接还原钢铁厂采用高烃甚至油或煤代替天然气，基本原理都是相同的。
用于高炉中的焦炭的稀缺和天燃气及其他燃料低廉的价格使得许多炼铁厂采用直接还原法。
从以上直接还原炼铁过程中的重要反应可看出，此过程需要精确在线监测气体流路H2,CH4,CO和CO2。
ProC-TOF质谱仪可提供快速，精确的气体分析，同时取代其他分析方法如红外，气相色谱。控制DRI过程实际需要至少监测6个样品流路的气体组分。
表四列出了常规气体分析样品。
EAF电弧炉炼钢
电弧炉中充满了待处理的各种混合物，以100兆瓦的功率加热炉料输出产品。在炼钢过程中注入氧气以提升温度，并借助石灰岩等物质提纯以降低产品碳含量。
ProC-TOF质谱仪全程监控以上过程，并且可以：
提高氧气使用效率
降低电能消耗
保障安全操作
电弧炉利用电能和化学能将废料转变为钢。由氧枪吹入的氧量对于将CO燃烧为CO2地控制十分关键。这是因为未被氧化的CO在排气口燃烧损失了热能。
电弧炉的氧化过程时间为1-2小时，从炉内排出的气体包含H2,CH4,CO,N2,O2,Ar,CO2和H2O。
气体分析的主要目的是为氧化终点控制提供数据，以最小化CO的损失-因此需精确监测CO2和CO。对因冷却水进入炉内形成H2的监测也十分重要，因其可造成不可估量的能源损失。
再热炉
再热炉用于将钢熔化以将钢制成不同的产品钢各种轧机中的板材、棒材、棒材、卷材、板材、管材、管材和其他形状。
再热炉的燃气通常是不同气体的混合物，如焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气。需要快速完整的气体分析来优化混合这些气体通过气体混合站提供恒定热值的混合气体。
即使气体没有混合，仍然会有相当大的变化成分，因此燃烧特性，如热值、密度、比重力、沃泊指数和化学计量空气需求。
为了保持恒定的燃烧器性能和效率最大化这些燃烧特性需要准确被监控。这就是质谱法与其他监控方法相比具有非常显着优势的地方：分析是全面的——一切都经过测量，同时速度更快。
纯氧顶吹转炉炼钢
在使用纯氧顶吹转炉炼钢法时，质谱仪可以轻松准确地测量CO、CO2、N2、O2的含量。
原始钢水从高炉输出后，碳含量由4%降低至0.2%。
将纯氧直接注入到摄氏3000度的熔液中，使熔液中的碳氧化，生成气体状的CO和CO2，除碳反应会持续20分钟左右。质谱仪可以在此过程中，精确地测量O2、CO、CO2含量。在这个除碳步骤中，经常会添加一些助熔剂，以便将熔液中的其它废物随被锁定的氮气一同清除。
气体杂质去除处理过程
许多大型钢铁厂在生产过程中需要大量的气体，包括N2、O2、氩气以及由空气中分离出来的其它气体。
空气被注入到分子筛和水中，以去除二氧化碳和氮氧化物。之后，干氮、氩气和O2的混合物将进入到蒸馏设备并最终区分开来。
在气体混合物分离提纯的部分甚至整个过程中，ProC-TOF质谱仪都能很好地发挥作用，也就是说，质谱仪并不仅仅是用于监控炼钢过程，还能持续地监测污染物排放。例如，质谱仪可以在纯氧分离的过程中监测氮气的存在。
可燃气体处理过程
可燃气体处理过程相当复杂，从理论上来说，通过气体分析仪可以掌握此过程中可燃气体的信息及预测可燃气体的燃烧效率。
最理想的结果是，所有数值信息都能被连续完整的记录下来，如连续沃泊指数、气体密度、发热量、完整的气体成分、气体体积等。
质谱仪完全可以承担这个工作，它能够快速连续的提供对诸如CO,CO2,H2,CH4,N2,O2,C2H6,C3H8,C4H10,C6H6等气体的监测和分析。这种综合了沃泊指数的气体成分数据，可以对气体燃烧效率和气体消耗提供更好的控制和前瞻预测。
同其他的分析方法质谱仪的优势
气相色谱
气相色谱是用于在线的可靠精确的气体分析方法，其主要的缺点是分析速度慢-通少需要5-30分钟，而这对钢铁行业的过程控制来说显然太慢。另一个缺点是有此无法定性：如氩和氧。
红外分析
这种技术分析速度也比过程质谱慢，同时只能分析包含2个或更多原子的气体组分(即有偶极矩的分子)如CO和CO2。因此，这种分析方法也有局限。
热导分析
热导方法用于分析氢气，但是精度和线性差于过程质谱。
激光法
最近出现激光法用于气体分析，采用内嵌的安装和通过微粒对光的衰减进行内置的校正，因此不需样品预处理和价格和分析小屋。但是，激光法分析通常只能测量一、两种组分，而且测量的组分范围也十分有局限，因此是一种相对比较昂贵的技术。
其他
其他一些单点分析仪也用在钢铁行业，如氧气分析仪和测硫化氢的醋酸铅纸带等，用于对特定的样品提供高灵敏度和可靠性的分析，只在特定要求下使用。
相比于其他仪器ProC-TOF过程质谱的主要优势是：
能提供快速的分析和多组分分析，一台仪器便能测量过程中的所有待分析的组分。
过程质谱不仅能对过程中的气体组分分析，也能为过程控制提供进一步的信息。如，使用追踪气体，引进已知流速的氦气然后测量其浓度，就能计算整个气体的流量。如在脱碳过程中，就能精确计算脱碳量。
质谱法快速在线气体分析在钢铁行业得到广泛应用行业实现更好的过程控制，降低成本，实现更好的规范产品、终点确定和改善过程。