原子吸收/天平之間通訊程序在鋅鐵合金鍍層鐵含量分析中的應(yīng)用

王晶晶,趙 波

(寶山鋼鐵股份有限公司制造管理部,上海 201900)

鋅鐵合金板(GA)是冷軋鋼板在鋅鍋熱鍍后經(jīng)合金化處理的一種熱鍍鋅板,因其鍍層摩擦性適中,附著性、焊接性、涂裝性、耐腐蝕性好而被廣泛地用作汽車板(日系為主)。目前,除了日本新日鐵外,寶鋼也能大規(guī)模地進(jìn)行鋅鐵合金板的生產(chǎn)。

由于鋅鐵合金板鍍層中的鐵含量太高或太低都會(huì)影響產(chǎn)品性能,因此必須對(duì)鋅鐵合金板鍍層中的鐵含量進(jìn)行檢測(cè),以確保其在工藝控制范圍內(nèi)。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO17925:2004,鍍層鐵含量可以用電感耦合等體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)或火焰原子吸收光譜儀(FAAS)進(jìn)行測(cè)定。

1 現(xiàn)有方法及存在問(wèn)題

寶鋼使用的經(jīng)典檢測(cè)方法為火焰原子吸收光譜法(測(cè)試步驟見(jiàn)圖 1)。其中,“第一次稱重”、“第二次稱重、計(jì)算差值”均由操作人員填寫(xiě)并計(jì)算在原始記錄本上,而兩次稱重的差值也需要人工錄入火焰原子吸收光譜儀的操作軟件中。

由于寶日汽車板公司鋅鐵合金板的生產(chǎn)量越來(lái)越大,且試樣量分布不均,現(xiàn)用的鐵含量檢測(cè)方法在其生產(chǎn)高峰尤顯繁瑣,既耗時(shí)間又易出錯(cuò)。

2 技術(shù)改進(jìn)方案

開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一個(gè)專用的通訊程序,把電子天平和火焰原子吸收光譜儀的數(shù)據(jù)整合在一起。

首先將“第一次稱重”、“第二次稱重”的數(shù)據(jù)由人工記錄改為電子天平上傳電腦,再將“計(jì)算差值”(鍍層質(zhì)量)由操作人員計(jì)算改為電腦自動(dòng)計(jì)算,最后,由該軟件讀取火焰原子吸收光譜儀的檢測(cè)結(jié)果(鍍層中鐵的質(zhì)量),并結(jié)合鍍層質(zhì)量,自動(dòng)計(jì)算出鍍層中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3 設(shè)計(jì)和討論

圖2為原子吸收/天平之間通訊程序操作界面。

3.1 試樣號(hào)

由于試樣量大,如果每卷試樣號(hào)都由人工錄入,不但浪費(fèi)時(shí)間,而且一旦錄入錯(cuò)誤,數(shù)據(jù)將無(wú)法上傳。因此,該通訊程序應(yīng)具有試樣號(hào)的導(dǎo)入功能。

對(duì)于大部分有電文的試樣,只要點(diǎn)擊“指令查詢”,需要檢測(cè)鐵含量的成品樣和急樣的電文就會(huì)顯示在操作界面左側(cè)的窗口中,員工可根據(jù)實(shí)際收到的試樣,在窗口中進(jìn)行勾/反選,點(diǎn)擊“確認(rèn)”后,選擇的試樣號(hào)會(huì)自動(dòng)生成在右側(cè)的“檢測(cè)實(shí)績(jī)”窗口中。

而對(duì)于那些沒(méi)有電文的試樣,操作人員可以在軟件中手工登記。

3.2 鍍層質(zhì)量

鋅鐵合金鍍層的質(zhì)量可以通過(guò)用化學(xué)法剝落鍍層前后的質(zhì)量差來(lái)求得。

將電子天平與裝有通訊程序的電腦相連,點(diǎn)擊軟件中“打開(kāi)天平通訊端口”的按鈕。鍍層剝落前試樣的質(zhì)量上傳至“稱重1”中,剝落烘干后試樣的質(zhì)量上傳至“稱重2”中,軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出兩次稱重的差值(即鍍層質(zhì)量),避免了人為的計(jì)算差錯(cuò)。

所有電子天平測(cè)得的原始數(shù)據(jù)均以電子文件的形式留存,取代原有的紙質(zhì)版原始記錄本。

3.3 鍍層鐵含量

鍍層中鐵的質(zhì)量由火焰原子吸收光譜儀檢測(cè),點(diǎn)擊通訊程序中的“讀取原吸文件”,檢測(cè)結(jié)果會(huì)顯示在“檢測(cè)實(shí)績(jī)”窗口中,并由軟件結(jié)合“3.2 鍍層質(zhì)量”,自動(dòng)計(jì)算出鍍層中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由通訊程序讀取鍍層中鐵的質(zhì)量,操作人員無(wú)需手工將成百上千的鍍層質(zhì)量錄入火焰原子吸收光譜儀的操作軟件,既提高了工作效率,又避免了錄入錯(cuò)誤。

3.4 擴(kuò)展功能

3.4.1 數(shù)據(jù)復(fù)制

部分試樣,每卷測(cè)6個(gè)圓片,簡(jiǎn)稱“6點(diǎn)”;還有一部分,每卷測(cè)2個(gè)圓片,即“2點(diǎn)”。受電文系統(tǒng)的限制,有些“2點(diǎn)”的試樣數(shù)據(jù)無(wú)法直接發(fā)送,一定要6個(gè)數(shù)據(jù)齊全才能發(fā)送。原先在處理2點(diǎn)的試樣時(shí),需要員工手工將電文系統(tǒng)中剩余的4個(gè)空格都填滿。現(xiàn)在,通過(guò)該通訊程序中“2點(diǎn)復(fù)制6點(diǎn)”的功能,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)復(fù)制,無(wú)需人工干預(yù)。

3.4.2 內(nèi)控樣登記

除了生產(chǎn)樣外,原子吸收/天平之間通訊程序也可用于精度管理樣的檢測(cè)。做A管理時(shí),只要在“管理樣編號(hào)”中錄入試樣流水號(hào),并選擇相應(yīng)“管理位置”(例,TD、BW等),點(diǎn)擊“管理樣登記”即可。

3.4.3 試樣復(fù)驗(yàn)

在檢驗(yàn)過(guò)程中,難免會(huì)出現(xiàn)一些異常數(shù)據(jù),這時(shí)就要對(duì)試樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。如果按照流程,無(wú)論將原始記錄找出再次檢驗(yàn),還是重新登記試樣,由于復(fù)驗(yàn)前后試樣號(hào)相同,原始數(shù)據(jù)就會(huì)被復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)覆蓋,不利于檢測(cè)溯源及質(zhì)量管控。

為此,通訊程序中添加了復(fù)樣檢測(cè)的功能。選中需要復(fù)驗(yàn)的試樣,點(diǎn)擊“復(fù)樣標(biāo)志”,即生成另一條記錄,試樣號(hào)為“R+原流水號(hào)”,既保留了原始數(shù)據(jù),又不改變流水號(hào),可直接上傳至L2,刷新數(shù)據(jù),無(wú)需員工進(jìn)入電文系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工修改。

3.4.4 數(shù)據(jù)管控

試樣量大時(shí),每班要檢測(cè)幾百、甚至上千個(gè)圓片。試樣的擺放、稱量順序一旦錯(cuò)位,整批檢測(cè)結(jié)果都可能受到影響。因此,通訊程序中還設(shè)置了預(yù)警功能。當(dāng)鍍層質(zhì)量異常時(shí),數(shù)據(jù)自動(dòng)顯紅,及時(shí)提醒員工稱量過(guò)程有誤,應(yīng)立即查找原因并糾錯(cuò)。

4 應(yīng)用效果

原子吸收/天平之間通訊程序啟用后,鋅鐵合金板鍍層鐵含量檢測(cè)的效率有所提高。

以每批檢驗(yàn)30卷試樣(若每卷試樣有6個(gè)圓片,合計(jì)180片)為例,人工稱重的相關(guān)工序耗時(shí)匯總見(jiàn)表1,使用通訊程序稱重的相關(guān)工序耗時(shí)匯總見(jiàn)表2。

表1 手工記錄稱重質(zhì)量并計(jì)算鍍層質(zhì)量耗時(shí)Table 1 Time of manual weighting and calculation min

表 2 使用原子吸收/天平之間通訊程序自動(dòng)保存稱重質(zhì)量并計(jì)算鍍層質(zhì)量耗時(shí)表Table 2 Time of weighting and calculation by AAS/balance communication program min

由表1、2可知,操作時(shí)間由原來(lái)的65 min減少至20 min,工作效率提高69%;對(duì)原子吸收儀的檢測(cè)人員而言,則省去了將鍍層質(zhì)量錄入子吸收儀這個(gè)步驟,檢測(cè)完成后,可直接將數(shù)據(jù)上傳至通訊程序。

5 結(jié)論

原子吸收/天平之間通訊程序的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,主要簡(jiǎn)化了火焰原子吸收光譜法測(cè)鋅鐵合金鍍層鐵含量中試樣稱量的操作步驟,將原先繁瑣的人工記錄、計(jì)算數(shù)據(jù)的過(guò)程,改為通過(guò)設(shè)備上傳至電腦,由通訊程序自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。

一方面節(jié)省了稱重及原子吸收儀的檢測(cè)時(shí)間,提高了工作效率;另一方面還避免了人工操作時(shí)可能產(chǎn)生的人為差錯(cuò),確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;最后,原始數(shù)據(jù)的電子化替代了紙質(zhì)的記錄本,為綠色環(huán)保添一份助力。