直讀光譜各種曲線的制作與校準

陳帥 敬宏彪

摘要：使用直讀光譜分析儀分析檢測各種鋼材的化學成分，制作出滿足生產需要的元素工作曲線，排除元素干擾，制作出穩定、精準的工作曲線適應多元化產品的檢測需要。

關鍵詞：直讀光譜；曲線；鑄造；曲線

重工業是我國東北的重要產業支柱，涵蓋了機械、工程、生活的各個領域，鑄造則為各種大型設備提供基礎產品，本文就詳細研究鑄造各種鋼材、毛坯產品的控制器—直讀光譜元素檢測曲線的制作。

鑄造產品各種鋼的材質主要為C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo，因此，光譜曲線的制作主要針對以上各元素，對于材質的檢測，大多數鑄造廠采用化學分析法，即利用各元素反應沉淀物等來定位，這種方法耗時耗力，對于元素的檢測有較多薄弱地方，隨著科技的發展機器儀表的普及化應用，光譜分析儀應運而生，光電直讀光譜儀具有速度快、準確度高、操作簡單、分析范圍廣等優點，是化學分析方法無法比擬的。可以說至今還沒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而能取代它。所以世界上冶煉、鑄造以及其他金屬加工企業均競相采用這類儀器成為一種常規分析手段，從保證產品質量，從經濟效益等方面，它是十分有利的分析工具。

一、制作曲線的準備

直讀光譜分析儀，儀器工作原理：組成物質的各種元素被光源激發，會發出各個元素特征光譜。光譜的譜線強度與所屬元素的含量有一定的函數關系，如測出各元素譜線的強度值，就可以計算出該元素在物質中的含量。

標鋼若干：根據國家標準，由國家權威機構制造出來用以檢測爐前剛才元素的參照鋼材。

二、工作各種材質曲線的制作

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

根據需要材質的元素含量要求選取標樣，標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，根據標鋼元素由低到高的原則依次對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

據以往制作經驗及實際檢測分析，鋼材中各元素之間多多少少存在相互影響的關系，由于影響元素及其含量的多樣性導致被分析元素的準確度會有波動，因此，制作過程需要對某些原色的曲線進行干擾元素的設定及曲線斜率的調整及校準。

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度，防止熱處理過程中鋼的脆裂。試驗過程顯示，其他元素未有明顯干擾性。

Cu元素，銅的最明顯特點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，效果極其明顯。

（二）制作出來曲線穩定性、精準性的測試

工作曲線制作出來后，我們需要對該曲線的精準性、穩定性進行檢測。通常我們采用對兩種或兩種以上標準樣品進行連續性的檢測，通常周期為三到四天。根據檢測數據和標樣化學成分元素對比來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結果：

通過數據對比分析，我們清晰發現該曲線浮動平穩，精準性良好，可用于實際生產。

根據以上方法步驟，我們經過數月的研究分析，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，曲線的制作及校準越發復雜艱難，考慮的因素越多，由于直讀光譜的不完善性，目前對于非金屬元素的檢測分析比較困難，在日后的工作中還需不斷完善。

擁有完善精準穩定的工作曲線才能生產出優質合格的產品，鑄造冶煉的基礎就是元素的掌控，它影響著產品的性能，壽命等一系列指標，隨著工業化改革的浪潮，我們將致力研發高精端產品的國際化、普及化和多元化。