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取樣,、制樣質(zhì)量對(duì)直讀光譜分析結(jié)果的影響
現(xiàn)代冶金工業(yè)的精煉、連鑄及連鑄連軋技術(shù)的快速發(fā)展,，在提高產(chǎn)品質(zhì)量,、增加品種,、降低消耗,、增加效益方面要求越來(lái)越高，光電直讀光譜分析作為種成熟的分析技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用,。直讀光譜分析具有操作簡(jiǎn)單,、速度快、適應(yīng)品種多,、能進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定,、提高效率等特點(diǎn)，但對(duì)直讀光譜分析而言,，樣品的均勻性及代表性是至關(guān)重要的,。因此，必須重視取樣方法及其樣品的處理,。如果忽略這一問(wèn)題,，將會(huì)嚴(yán)重影響分析的精度和準(zhǔn)確性。
大型鋼鐵公司煉鋼成品試樣,、精煉爐微調(diào)樣品及其它過(guò)程樣基本上已全部采用真空直讀光譜儀代替濕法化學(xué)分析,，而且全部為在線和臨線分析，大大提高了分析速度,。光譜試樣不僅要有良好的代表性,，而且分析表面應(yīng)均勻一致，樣品制備后無(wú)氣孔、砂眼,、裂紋及夾雜等,。一般來(lái)講，所取分析試樣為乒乓球拍或圓柱形狀,。由于種種原因,，樣品(特別是中高碳鋼試樣)表面時(shí)常存在氣孔及砂眼等缺陷現(xiàn)象，按分析要求,，不合格試樣不能分析,，勢(shì)必會(huì)影響生產(chǎn)節(jié)奏；如果勉強(qiáng)在不合格試樣上分析,，質(zhì)量將得不到保障,，而且留下用戶質(zhì)量異議的隱患，重新制樣將形響后續(xù)軋鋼生產(chǎn),。因試樣不合格需要?dú)飧钛a(bǔ)送樣,，增加分析時(shí)間、人力及材料消耗成本,；對(duì)此,，我們針對(duì)對(duì)試樣存在的氣孔及表面砂眼等缺陷現(xiàn)象進(jìn)行分析驗(yàn)證，探討了砂眼及氣孔形成的原因,，重點(diǎn)是對(duì)分析質(zhì)量的形響進(jìn)行了細(xì)致的分析,，提出了應(yīng)對(duì)方案。同時(shí),，也對(duì)制樣過(guò)程中的影響因素進(jìn)行了研究,。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1實(shí)驗(yàn)方法
選擇一定量的表面有氣孔的高碳及低碳鋼試樣，用直讀光譜儀進(jìn)行測(cè)定,，再將樣品鉆取屑樣用化學(xué)方法及紅外碳硫儀分析,，將兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比對(duì)分析。
2.2 缺陷試樣的分析
數(shù)據(jù)見(jiàn)表1,?；瘜W(xué)分析為紅外碳硫儀結(jié)果，其他均為直讀光譜儀分析數(shù)據(jù),。
2.3對(duì)用直讀光譜儀分析的376組數(shù)據(jù)合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)
(1)從表2、表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,，當(dāng)試樣存在砂眼或氣孔時(shí),，對(duì)C、S,、Si,、Mn均有較大的影響，其中對(duì)C,、S,、Mn的影響*大，S的準(zhǔn)確性*低,，Ⅰ類誤差合格率僅為15.0%,；當(dāng)試樣表面有氣孔或裂紋時(shí)，即使激發(fā)斑點(diǎn)正常,，S的準(zhǔn)確度也較低,，雖然Ⅱ類誤差合格率能達(dá)到90%，差值仍在0.004%~0.008%左右,，離工藝要求還有相當(dāng)?shù)木嚯x,；當(dāng)激發(fā)斑點(diǎn)區(qū)域有氣孔或裂紋，根本談不上正常進(jìn)行分析,，這是因?yàn)楣庵C儀在激發(fā)這類樣品時(shí)發(fā)光不良或根本不發(fā)光，試樣有較大孔洞或裂紋時(shí),，還會(huì)引起光譜儀光源開(kāi)關(guān)跳閘,。因此，取樣是否合格,，是試樣能否進(jìn)行光譜分析的首要條件,。在分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)樣品有較多的氣孔,、大的孔洞或裂紋必須重新取樣,。
(2)對(duì)高碳鋼的氣孔樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明,，取樣器含鋁絲與試樣是否形成氣孔有一定的聯(lián)系,，含鋁絲取的樣有氣孔的相對(duì)要少得多,，部分存在明顯氣孔的試樣一般不含鋁絲，當(dāng)然這不是絕對(duì)的,；在一段時(shí)間內(nèi),，所煉鋼種為低碳鋼時(shí)，用含鋁絲的取樣器仍有部分試樣有氣孔,，列舉的大個(gè)氣孔試樣中,，就有兩個(gè)為低碳鋼。建議取樣時(shí)盡量采用含鋁絲的取樣器以減少氣孔樣的產(chǎn)生,。
(3)關(guān)于取樣氣孔成因及采取的相應(yīng)措施,。取樣時(shí)，將取樣器伸入鋼水中,，在負(fù)壓作用下,，鋼水沿石英管進(jìn)入取樣器，充滿其內(nèi)部,，經(jīng)冷卻結(jié)晶成形,，成球拍狀試樣。取樣器一般用鋁絲或鈦?zhàn)髅撗鮿?，防止進(jìn)入取樣器中的鋼水遇氧作用,，生成夾雜物。液態(tài)鋼水冷卻凝固時(shí)體積縮小,，如果冷卻速度過(guò)快就容易形成氣孔,。為了使取好的試樣盡可能快地發(fā)送到化驗(yàn)室，生產(chǎn)操作人員通常采取急速水冷方式,，試樣淬火,，容易導(dǎo)致難磨及試樣內(nèi)部形成裂紋。有關(guān)資料表明,，低碳鋼可將紅熱的樣品放人流水中急速冷卻,，樣品組織結(jié)構(gòu)形成馬氏體或貝氏體鋼，保證碳等元素的分析準(zhǔn)確度,。高碳鋼直接用水急冷易出現(xiàn)裂紋,，應(yīng)采取氣冷后再用水冷的方法，防止產(chǎn)生裂紋,。
取樣過(guò)程中,，影響取樣質(zhì)量的因素有：取樣時(shí)鋼水的溫度；取樣器伸入鋼水的深度,；操作的速度,；成形試樣的冷卻速率等。因此,，取樣時(shí)需注意以下事項(xiàng)：
a)取樣時(shí)鋼水的溫度高,，鋼水的粘度相對(duì)較小,，流動(dòng)性好，易充滿取樣器,，且時(shí)間相對(duì)較短,，可降低鋼水的氧化程度，避免形成夾雜或氣孔,。
b)取樣器伸入鋼水的位量較深,，鋼水成分均勻性好，鋼水溫度也高,，吸入夾雜鋼渣的可能性較小,，所取的試樣具備良好的代表性。
c)取樣操作速度快,，鋼水沿石英管進(jìn)入取樣器的過(guò)程中溫度下降的差值小,，有利于試樣的成形。
d)成形試樣的冷卻速度要控制好,。取好試樣后,，采用急冷還是緩冷要根據(jù)品種情況而定。
總之,，在取樣這個(gè)環(huán)節(jié)上,，為了取得合格的試樣，不影響光諧分析的進(jìn)度和精度,，應(yīng)加強(qiáng)光譜試樣的取樣培訓(xùn)工作,，制定相應(yīng)的取樣操作規(guī)程，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程,。只有取得合格的試樣,，才能確保分析工作的順利進(jìn)行，確保生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的順利銜接,，使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到可靠的保證,。
(4)制樣過(guò)程中的影響因素及采取的應(yīng)對(duì)措施。氣孔樣在磨樣過(guò)程中,，表面小氣孔大多數(shù)被掩蓋,，不易觀察，激發(fā)后則較為明顯,；在光譜分析中，激發(fā)后需要仔細(xì)觀察激發(fā)斑點(diǎn)區(qū)域是否有氣孔,，決定異常數(shù)據(jù)的取舍,；激發(fā)斑點(diǎn)重疊或部分重疊，結(jié)果也容易超差,。
為了提高分析準(zhǔn)確度針對(duì)氣孔樣的光譜分析,，除了上述注意事項(xiàng)外,，采取下列措施。
1)禁止在試樣上同一點(diǎn)重疊激發(fā),，防止實(shí)測(cè)值偏低,。
2)激發(fā)后仔細(xì)觀察，若在斑點(diǎn)區(qū)域或邊緣發(fā)現(xiàn)氣孔裂紋,，應(yīng)重新制樣或換位置澈發(fā),。
3)為防止出現(xiàn)判斷偏差，有少量氣孔的試樣需經(jīng)過(guò)兩次以上磨樣,，激發(fā)次數(shù)應(yīng)不少于五次,，正常有效分析數(shù)據(jù)不少于三點(diǎn)。
試樣表面基本沒(méi)有缺陷,，激發(fā)斑點(diǎn)也正常,，分析數(shù)據(jù)有時(shí)卻偏離正常范圍這就與制樣有關(guān)了。制樣時(shí),，樣品用砂輪或光譜磨樣機(jī)高速研磨時(shí)產(chǎn)生的溫度可能導(dǎo)致表面組織狀態(tài)的變化,，因此試樣研磨過(guò)程中需要及時(shí)冷卻，磨制好的試樣表面紋路要保持一致,，研磨要求有一定的深度,，*好在0.3mm以上，如果研磨深度達(dá)不到0.3mm以上,，分析結(jié)果波動(dòng)很大,，尤其是C、P,、Si,、Mn影響較大，其表現(xiàn)在爐前樣品日后再分析時(shí),，結(jié)果偏低,，經(jīng)多次研磨后至一定厚度后分析結(jié)果就穩(wěn)定的多。樣品自身溫度也有一定的影響,，隨溫度上升分析結(jié)果也逐步上升,，在實(shí)際分析工作中，樣品冷卻的時(shí)間一定要保證,，可用帶水的濕抹布冷卻磨制好的樣品20s,。分析時(shí)試樣溫度應(yīng)在30~500℃之間。取一典型的012-337試樣進(jìn)行冷卻試驗(yàn),，數(shù)據(jù)見(jiàn)表4,。
此外,，分析人員應(yīng)檢查儀器狀態(tài),，包括真空、溫度,、漂移系數(shù),，及時(shí)清掃激發(fā)架、電極,，檢查氬氣流量,、純度及氣流穩(wěn)定性等。管理部門(mén)加強(qiáng)管理,，加大考核力度,，提高化驗(yàn)人員的責(zé)任心及技術(shù)水平，增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,。
4 結(jié)論
(2)取樣是否合格，是試樣能否進(jìn)行光譜分析的首要條件,，取樣應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定,，只有取得合格的試樣，才能確保光譜分析的準(zhǔn)確性,，保證生產(chǎn)節(jié)奏,。
(3)化驗(yàn)工應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，將儀器狀態(tài)調(diào)整好,。對(duì)于有缺陷如氣孔的試樣,，必須要磨至試樣表面符合要求，仔細(xì)觀察激發(fā)后試樣表面狀況,，嚴(yán)禁同一點(diǎn)激發(fā)試樣,，數(shù)據(jù)有異常的，應(yīng)及時(shí)別除,，注意進(jìn)行必要的比對(duì)分析,。
(4)對(duì)于缺陷不能磨去的試樣，又不好重新取樣的,，用鉆床鉆取屑樣,，應(yīng)避開(kāi)氣孔及裂紋，防止取到夾雜物,，用化學(xué)方法,、紅外碳硫儀分析基本上能代表試樣的組成。