直讀光譜各種曲線的制作與校準(zhǔn)

陳帥 敬宏彪

摘要：使用直讀光譜分析儀分析檢測(cè)各種鋼材的化學(xué)成分，制作出滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的元素工作曲線，排除元素干擾，制作出穩(wěn)定、精準(zhǔn)的工作曲線適應(yīng)多元化產(chǎn)品的檢測(cè)需要。

關(guān)鍵詞：直讀光譜；曲線；鑄造；曲線

重工業(yè)是我國(guó)東北的重要產(chǎn)業(yè)支柱，涵蓋了機(jī)械、工程、生活的各個(gè)領(lǐng)域，鑄造則為各種大型設(shè)備提供基礎(chǔ)產(chǎn)品，本文就詳細(xì)研究鑄造各種鋼材、毛坯產(chǎn)品的控制器—直讀光譜元素檢測(cè)曲線的制作。

鑄造產(chǎn)品各種鋼的材質(zhì)主要為C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo，因此，光譜曲線的制作主要針對(duì)以上各元素，對(duì)于材質(zhì)的檢測(cè)，大多數(shù)鑄造廠采用化學(xué)分析法，即利用各元素反應(yīng)沉淀物等來(lái)定位，這種方法耗時(shí)耗力，對(duì)于元素的檢測(cè)有較多薄弱地方，隨著科技的發(fā)展機(jī)器儀表的普及化應(yīng)用，光譜分析儀應(yīng)運(yùn)而生，光電直讀光譜儀具有速度快、準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單、分析范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)分析方法無(wú)法比擬的?？梢哉f(shuō)至今還沒(méi)有比它能更有效的用于爐前快速分析的儀器，具備了那么多的特點(diǎn)而能取代它。所以世界上冶煉、鑄造以及其他金屬加工企業(yè)均競(jìng)相采用這類(lèi)儀器成為一種常規(guī)分析手段，從保證產(chǎn)品質(zhì)量，從經(jīng)濟(jì)效益等方面，它是十分有利的分析工具。

一、制作曲線的準(zhǔn)備

直讀光譜分析儀，儀器工作原理：組成物質(zhì)的各種元素被光源激發(fā)，會(huì)發(fā)出各個(gè)元素特征光譜。光譜的譜線強(qiáng)度與所屬元素的含量有一定的函數(shù)關(guān)系，如測(cè)出各元素譜線的強(qiáng)度值，就可以計(jì)算出該元素在物質(zhì)中的含量。

標(biāo)鋼若干：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)制造出來(lái)用以檢測(cè)爐前剛才元素的參照鋼材。

二、工作各種材質(zhì)曲線的制作

首先利用原始曲線的拷貝，建立需要材質(zhì)曲線組，根據(jù)該曲線組的元素特點(diǎn)及含量確定曲線分析范圍，選定相近標(biāo)鋼制作阧曲線。

根據(jù)需要材質(zhì)的元素含量要求選取標(biāo)樣，標(biāo)樣一定要包含要求分析元素的高、中、低范圍，并將這些范圍包含其中。然后，根據(jù)標(biāo)鋼元素由低到高的原則依次對(duì)C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo等元素工作曲線制作。

（一）排除各元素間干擾

據(jù)以往制作經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際檢測(cè)分析，鋼材中各元素之間多多少少存在相互影響的關(guān)系，由于影響元素及其含量的多樣性導(dǎo)致被分析元素的準(zhǔn)確度會(huì)有波動(dòng)，因此，制作過(guò)程需要對(duì)某些原色的曲線進(jìn)行干擾元素的設(shè)定及曲線斜率的調(diào)整及校準(zhǔn)。

C元素的干擾元素：含碳量越高，鋼的硬度越高，但是他的可塑性及韌性就越差。因此，C元素的干擾元素可以忽略。

Si元素可以提高鋼的硬度，能夠改善軟磁性能，干擾元素可忽略。Mn元素能提高鋼的強(qiáng)度，能消弱S的不良影響，提高鋼的淬透性含量高具有良好的耐磨性。

Cr、Ni元素可以提高鋼的淬透性和耐磨性，提高抗腐蝕能

力和抗氧化性。干擾元素主要為Mo、Ni元素。

S元素是鋼中的有害雜物，S含量較高的鋼加工時(shí)容易脆裂。因此，控制S尤為重要，其干擾元素有Cr、Ni、Mo、C。

P元素，P能使鋼的可塑性降低，冷萃性，含量過(guò)高鋼的耐寒差，容易斷裂，干擾元素較多Cr、Ni、Mo、C。

Mo元素可明顯提高鋼的淬透性和耐熱強(qiáng)度，防止熱處理過(guò)程中鋼的脆裂。試驗(yàn)過(guò)程顯示，其他元素未有明顯干擾性。

Cu元素，銅的最明顯特點(diǎn)就是改善普通低合金鋼的抗大氣氧化性能，在與適量的P元素搭配時(shí)，效果極其明顯。

（二）制作出來(lái)曲線穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性的測(cè)試

工作曲線制作出來(lái)后，我們需要對(duì)該曲線的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。通常我們采用對(duì)兩種或兩種以上標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行連續(xù)性的檢測(cè)，通常周期為三到四天。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)樣化學(xué)成分元素對(duì)比來(lái)確定該曲線是否制作成功。

如下為制作出的高鉻鎳鉬銅合金鋼工作曲線的檢測(cè)結(jié)果：

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，我們清晰發(fā)現(xiàn)該曲線浮動(dòng)平穩(wěn)，精準(zhǔn)性良好，可用于實(shí)際生產(chǎn)。

根據(jù)以上方法步驟，我們經(jīng)過(guò)數(shù)月的研究分析，制作出了304不銹鋼工作曲線，高鉻合金鋼工作曲線，高猛鋼工作曲線，高鉻鎳鉬銅工作曲線，工作曲線元素成分越多，曲線的制作及校準(zhǔn)越發(fā)復(fù)雜艱難，考慮的因素越多，由于直讀光譜的不完善性，目前對(duì)于非金屬元素的檢測(cè)分析比較困難，在日后的工作中還需不斷完善。

擁有完善精準(zhǔn)穩(wěn)定的工作曲線才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品，鑄造冶煉的基礎(chǔ)就是元素的掌控，它影響著產(chǎn)品的性能，壽命等一系列指標(biāo)，隨著工業(yè)化改革的浪潮，我們將致力研發(fā)高精端產(chǎn)品的國(guó)際化、普及化和多元化。