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利用LIBS技术实现钢液中多元素含量检测

嘉峪检测网        2017-04-22 19:36

  钢铁冶炼生产过程中,成分检测是一个不可或缺的环节,现阶段生产中成分检测所采用的主要是炉前分析方法,如光电直读光谱法、X射线荧光法(XRF)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)以及火焰原子吸收光谱法(FAAS)等。这类方法需要先对待测钢液取样,带样品冷却后经过一定预处理,如碾碎、磨细和表面处理等,再到实验室进行分析,因此实时性差,过程繁琐,耗时较长,效率较低,不仅造成了资源的浪费,而且制约了冶炼工艺改造。

  激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种利用脉冲激光激发的发射光谱来分析物质成分及浓度的新兴检测技术。近年来广泛应用于材料分析、工业生产控制、生物医学等领域。由于LIBS分析无需样品制备,实时性强,可进行快速、远程非接触测量,并具有微量元素定量分析能力,适合在钢铁冶炼等高温场合下的在线成分检测。

  目前国内外已经开展了大量关于LIBS应用于冶金在线检测的研究。Laszlo Peter等使用LIBS进行小型中频炉低合金钢钢液多元素(C,P,S,Cr,Ni)真空紫外波段光谱测量并得到较好的检测限,但系统复杂昂贵。Hubmer等利用LIBS技术在实验室检测到钢液中的Cr,Ni,Mo,Cu,Co等元素,该系统可用于模拟AOD炉熔炼高温合金钢时的成分分析。Aragon等在实验室使用LIBS技术进行了钢液C成分的连续测量,C含量检测范围为0.015%-0.11%。国内董美蓉等对45#钢样品在固态和熔融态光谱特性进行对比。发现液态光谱强度更高但稳定性较差。孙兰香等在熔炼过程中添加组分来增加元素含量,利用LIBS技术对钢液中的Cr,Si,Mn三种元素的含量进行在线检测实验。

  利用搭建的LIBS实验系统对熔融钢液成分进行了定量检测,建立了大气环境下钢液中C,S,Mn,Cr元素的定量曲线,得到各元素检测限,对不同元素测量最佳延时进行了研究。

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来源:光谱学与光谱分析

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