tiedustella

Kuinka määrittää teräksen hiilipitoisuus?

  Teräksen jalostusprosessissa tyhjiöuunissa olevan sulan teräksen hiilipitoisuutta ohjataan usein reaaliajassa. Jotkut metallurgisen teollisuuden tutkijat ovat ottaneet käyttöön esimerkin jätekaasutietojen käyttämisestä hiilipitoisuuden arvioimiseen: hapen ja argonin kulutusta, pitoisuutta ja virtausnopeutta tyhjiöastiassa tyhjiöhiilenpoistoprosessin aikana käytettiin arvioimaan hiilipitoisuus sulassa teräksessä.

  Myös käyttäjien kehittämiä menetelmiä ja niihin liittyviä instrumentteja hiilen jäämien nopeaan määrittämiseen sulasta teräksestä on olemassa: kantokaasua pumpataan sulaan teräkseen ja kantokaasun hapettunutta hiiltä arvioidaan sulan teräksen hiilipitoisuuden arvioinnissa. Vastaava online-analyysimenetelmä soveltuu teräksenvalmistusprosessin laadunhallintaan ja suorituskyvyn valvontaan.

  • Infrapuna-absorptio

Infrapuna-absorptiomenetelmään perustuva poltto-infrapunaabsorptiomenetelmä kuuluu hiilen (ja rikin) kvantitatiivisen analyysin erikoismenetelmään.

Periaatteena on polttaa näyte happivirtauksessa CO2:n tuottamiseksi. Tietyssä paineessa CO2:n absorboima energia on suoraan verrannollinen sen pitoisuuteen. Siksi hiilipitoisuus voidaan laskea mittaamalla CO2-kaasun energian muutos ennen ja jälkeen virtauksen infrapunaabsorbentin läpi.

Viime vuosina infrapunakaasuanalyysitekniikka on kehittynyt nopeasti, ja myös erilaisia ​​korkeataajuisen induktiokuumennuspolton ja infrapunaspektrin absorption periaatteita hyödyntäviä analyyttisiä instrumentteja ilmestyy nopeasti. Hiilen ja rikin määrittämiseksi suurtaajuisella poltto-infrapunaabsorptiomenetelmällä on otettava huomioon seuraavat tekijät: näytteen kuivuus, sähkömagneettinen herkkyys, geometrinen koko, näytteen koko, tyyppi, suhde, lisäysjärjestys ja vuon määrä, tyhjä arvo jne.

Menetelmän etuna on kvantitatiivinen tarkkuus ja vähemmän häiriöitä. Sopii käyttäjille, joilla on korkeat vaatimukset hiilipitoisuuden tarkkuudelle ja joilla on riittävästi aikaa testaukseen tuotannon aikana.

  • Emissiospektrometria 

Kun elementti viritetään lämmöllä tai sähköllä, se siirtyy perustilasta viritettyyn tilaan, joka palaa spontaanisti perustilaan. Viritetystä tilasta perustilaan palatessa kunkin elementin ominaisspektriviivat vapautuvat, ja niiden sisältö voidaan määrittää ominaisspektriviivojen vahvuuden mukaan.

Metallurgisessa teollisuudessa tuotannon kiireellisyys edellyttää kaikkien veden tärkeimpien alkuaineiden, ei vain hiilipitoisuuden, analysointia erittäin lyhyessä ajassa. Kipinäsuoraan luettavasta emissiospektrometristä on tullut tämän alan ensimmäinen valinta nopeiden ja vakaiden tulosten ansiosta. Tällä menetelmällä on kuitenkin erityisiä vaatimuksia näytteen valmistelulle.

Esimerkiksi valurautanäytteitä analysoitaessa kipinäspektroskopialla edellytetään, että analyysipinnalla oleva hiili on karbidien muodossa, eikä vapaata grafiittia löydy, muuten analyysituloksiin vaikuttaa. Valuraudan hiilipitoisuus määritettiin kipinäspektrianalyysimenetelmällä sen jälkeen, kun näyte oli tehty ohueksi osaksi käyttämällä nopean jäähtymisen ja hyvän valkaisun ominaisuuksia.

Analysoitaessa hiiliteräslankanäytteitä SPARK-spektrometrialla, näytteet tulee käsitellä tarkasti ja näytteet tulee asettaa kipinäpöydälle "pystysuoraan" tai "tasaiseen" pienillä näyteanalyysivälineillä analyysin tarkkuuden parantamiseksi.

  • Emissiospektrometria

Kun elementti viritetään lämmöllä tai sähköllä, se siirtyy perustilasta viritettyyn tilaan, joka palaa spontaanisti perustilaan. Viritetystä tilasta perustilaan palatessa kunkin elementin ominaisspektriviivat vapautuvat, ja niiden sisältö voidaan määrittää ominaisspektriviivojen vahvuuden mukaan.

Metallurgisessa teollisuudessa tuotannon kiireellisyys edellyttää kaikkien veden tärkeimpien alkuaineiden, ei vain hiilipitoisuuden, analysointia erittäin lyhyessä ajassa. Kipinäsuoraan luettavasta emissiospektrometristä on tullut tämän alan ensimmäinen valinta nopeiden ja vakaiden tulosten ansiosta. Tällä menetelmällä on kuitenkin erityisiä vaatimuksia näytteen valmistelulle.

Esimerkiksi valurautanäytteitä analysoitaessa kipinäspektroskopialla edellytetään, että analyysipinnalla oleva hiili on karbidien muodossa, eikä vapaata grafiittia löydy, muuten analyysituloksiin vaikuttaa. Valuraudan hiilipitoisuus määritettiin kipinäspektrianalyysimenetelmällä sen jälkeen, kun näyte oli tehty ohueksi osaksi käyttämällä nopean jäähtymisen ja hyvän valkaisun ominaisuuksia. Aallonpituusdispersiivinen röntgenmenetelmä

Aallonpituuden dispersiiviset röntgenanalysaattorit mahdollistavat useiden elementtien nopean samanaikaisen määrityksen.

Röntgenvirityksen alaisena testattavan elementin atomien sisäiset elektronit käyvät läpi energiatason muutosta ja emittoivat sekundaarista röntgensäteilyä (eli röntgenfluoresenssia). Aallonpituusdispersiivinen röntgenfluoresenssispektrometri (WDXRF) on tyypillinen röntgensädesignaali, jonka detektori taittaa kiteen halkeamisen jälkeen. Jos spektrometri ja säädin liikkuvat synkronisesti ja jatkuvasti muuttavat diffraktiokulmaa, voidaan saada näytteessä olevien eri elementtien synnyttämän ominaisröntgensäteen aallonpituus ja intensiteetti, jolle voidaan suorittaa kvalitatiivinen analyysi ja kvantitatiivinen analyysi. Tällainen instrumentti valmistettiin 1950-luvulla, ja se herätti paljon huomiota, koska sillä pystyi suorittamaan monikomponenttisten monimutkaisten järjestelmien samanaikaista määritystä. Varsinkin geologisilla osastoilla tällainen väline varustettiin peräkkäin, mikä paransi merkittävästi analyysin nopeutta ja oli tärkeä rooli.

  • Aallonpituusdispersiivinen röntgenmenetelmä

Aallonpituuden dispersiiviset röntgenanalysaattorit mahdollistavat useiden elementtien nopean samanaikaisen määrityksen.

Röntgenvirityksen alaisena testattavan elementin atomien sisäiset elektronit käyvät läpi energiatason muutosta ja emittoivat sekundaarista röntgensäteilyä (eli röntgenfluoresenssia). Aallonpituusdispersiivinen röntgenfluoresenssispektrometri (WDXRF) on tyypillinen röntgensädesignaali, jonka detektori taittaa kiteen halkeamisen jälkeen. Jos spektrometri ja säädin liikkuvat synkronisesti ja jatkuvasti muuttavat diffraktiokulmaa, voidaan saada näytteessä olevien eri elementtien synnyttämän ominaisröntgensäteen aallonpituus ja intensiteetti, jolle voidaan suorittaa kvalitatiivinen analyysi ja kvantitatiivinen analyysi. Tällainen instrumentti valmistettiin 1950-luvulla, ja se herätti paljon huomiota, koska sillä pystyi suorittamaan monikomponenttisten monimutkaisten järjestelmien samanaikaista määritystä. Varsinkin geologisilla osastoilla tällainen väline varustettiin peräkkäin, mikä paransi merkittävästi analyysin nopeutta ja oli tärkeä rooli.

Kevyen alkuaineen hiilen XRF-analyysi on kuitenkin usein vaikeaa johtuen sen pitkän ominaissäteilyn aallonpituudesta, alhaisesta fluoresenssisaannosta ja raskaiden matriisimateriaalien, kuten teräksen ja raudan, matriisin aiheuttamasta hiilelle ominaisen säteilyn absorptiosta ja vaimenemisesta. Lisäksi teräksen hiiltä mitattaessa röntgenfluorometrillä, jos jauhetun näytteen pintaa mitataan 10 kertaa jatkuvasti, voidaan havaita, että hiilipitoisuuden arvo kasvaa jatkuvasti. Siksi tämän menetelmän soveltaminen ei ole yhtä laaja kuin kaksi ensimmäistä.

  • Vedetön titraus

Ei-vesipitoinen titraus on titrausmenetelmä vedettömässä liuottimessa. Menetelmällä voidaan titrata joitain heikkoja happoja ja emäksiä, joita ei voitu titrata vesiliuoksessa. CO2:n tuottama hiilihappo vesiliuoksessa on vähemmän hapanta ja se voidaan titrata tarkasti valitsemalla erilaisia ​​orgaanisia reagensseja.

Seuraava on yleinen vedetön titrausmenetelmä:

(1) Näytteet hiili- ja rikkianalysaattorilla, joka tukee kaaripolttouunin korkean lämpötilan polttoa.

(2) Palaessa vapautuva hiilidioksidikaasu absorboituu etanoliamiiniliuoksen, hiilidioksidin ja etanoliamiinin reaktiolla suhteellisen stabiilin 2-hydroksietyyliamiinikarboksyylihapon tuottamiseksi.

(3) Käytä KOH:ta vedettömän liuoksen titraamiseen.

Tässä menetelmässä käytetty reagenssi on myrkyllistä, pitkäaikainen altistuminen vaikuttaa ihmisten terveyteen ja vaikea käyttää, varsinkin kun hiilipitoisuus on korkea, liuos on valmistettava, hiiltä tulee vähän huomiota, mikä johtaa alhaisiin tuloksiin. Ei-vesipitoisessa titrauksessa käytetyt reagenssit kuuluvat pääosin syttyviin aineisiin ja kokeeseen liittyy korkean lämpötilan lämmitystoimintaa, joten käyttäjällä tulee olla riittävä turvallisuustietoisuus.

  • Kromatografia

Liekkisumutusdetektoria käytetään kaasukromatografian yhteydessä, jossa näytettä kuumennetaan vedyssä ja sen jälkeen vapautuva kaasu (esim. CH4 ja CO) havaitaan liekkiatomisaatiodetektorilla – kaasukromatografialla. Käyttäjä käytti tätä menetelmää hiilen testaamiseen erittäin puhtaassa raudassa, pitoisuus oli 4 g/g, analyysiaika oli 50 minuuttia.

Tämä menetelmä sopii käyttäjille, joilla on erittäin alhainen hiilipitoisuus ja korkeat vaatimukset havaitsemistuloksille.

  • Sähkökemiallinen menetelmä

Ovat ottaneet käyttöön käyttäjälejeeringin, jolla on alhainen hiilipitoisuus, määritetään käyttämällä potentiaalianalyysiä: rautanäyte induktiouunissa hapetuksen jälkeen käyttämällä kiinteän elektrolyytin kaliumkarbonaattia kaasumaisen tuotteen pitoisuuskennoanalyysin sähkökemiallinen määritys, mikä mittaa hiilen pitoisuutta, tämä menetelmä on soveltuu erityisesti erittäin alhaisen hiilipitoisuuden määrittämiseen, mutta muuttamalla vertailukaasun koostumusta ja näytteen kontrollin tarkkuus- ja herkkyysanalyysin hapetusnopeutta.

Tätä menetelmää käytetään harvoin käytännössä ja se pysyy enimmäkseen kokeellisessa tutkimusvaiheessa.

  • Online-analyysi

Teräksen jalostuksessa on usein tarpeen valvoa tyhjiöuunissa olevan sulan teräksen hiilipitoisuutta reaaliajassa. Jotkut metallurgisen teollisuuden tutkijat ovat ottaneet käyttöön esimerkin jätekaasutietojen käyttämisestä hiilipitoisuuden arvioimiseen: käyttämällä tyhjiöastiassa olevan hapen ja argonin kulutusta, pitoisuutta ja virtausnopeutta hiilenpoistoprosessin aikana, hiilipitoisuus sulaa terästä arvioitiin.

Myös käyttäjien kehittämiä menetelmiä ja niihin liittyviä instrumentteja hiilen jäämien nopeaan määrittämiseen sulasta teräksestä on olemassa: kantokaasua pumpataan sulaan teräkseen ja kantokaasun hapettunutta hiiltä arvioidaan sulan teräksen hiilipitoisuuden arvioinnissa.

Vastaava on-line-analyysimenetelmä soveltuu teräksenvalmistusprosessin laadunhallintaan ja suorituskyvyn valvontaan.

Jaa tämä artikkeli alustallesi:

virhe:

Pyydä tarjous