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2000年以来の誘導加熱

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鋼の炭素含有量を決定する方法は?

  鋼の精錬工程では、真空炉内の溶鋼中の炭素含有量をリアルタイムで制御することがよくあります。 冶金業界の一部の学者は、排ガスの情報を使用して炭素濃度を推定した例を紹介しています。溶鋼中の炭素含有量。

  溶鋼中の微量炭素を迅速に測定するためのユーザー開発の方法と関連機器もあります。キャリアガスを溶鋼に送り込み、キャリアガスからの酸化炭素を使用して溶鋼の炭素含有量を推定します。 同様のオンライン分析手法は、製鋼プロセスにおける品質管理と性能管理に適しています。

  • 赤外線吸収

赤外線吸収法に基づく燃焼赤外線吸収法は、炭素(および硫黄)の定量分析の特殊な方法に属します。

酸素気流中で試料を燃焼させ、CO2を発生させる原理です。 特定の圧力下では、CO2 によって吸収されるエネルギーはその濃度に正比例します。 したがって、赤外線吸収体を通過する前後の CO2 ガスのエネルギー変化を測定することにより、炭素含有量を計算することができます。

近年、赤外線ガス分析技術が急速に発展し、高周波誘導加熱燃焼や赤外線スペクトル吸収の原理を利用した各種分析機器も急速に登場しています。 高周波燃焼赤外線吸収法による炭素および硫黄の測定では、一般に次の要素を考慮する必要があります。ブランク値など

この方法には、定量精度と干渉が少ないという利点があります。 炭素含有量の精度に対する要求が高く、生産中にテストするのに十分な時間があるユーザーに適しています。

  • 発光分析 

要素が熱または電気によって励起されると、基底状態から励起状態に遷移し、自発的に基底状態に戻ります。 励起状態から基底状態に戻る過程で、各元素の特徴的なスペクトル線が放出され、その内容は特徴的なスペクトル線の強さに応じて決定できます。

冶金産業では、生産の緊急性から、炭素含有量だけでなく、水中のすべての主要元素を非常に短時間で分析する必要があります。 スパーク直読発光分光計は、その高速で安定した結果により、この業界で最初の選択肢となっています。 ただし、このメソッドには、サンプル前処理に関する特定の要件があります。

例えば、鋳鉄試料を火花分光法で分析する場合、分析表面の炭素が炭化物である必要があり、遊離黒鉛が存在しないと分析結果に影響を与えます。 鋳鉄中の炭素含有量は、急冷と白化の良さを利用してサンプルを薄片化し、スパークスペクトル分析法により求めました。

SPARK スペクトロメトリーで炭素鋼線のサンプルを分析する場合、サンプルを厳密に処理する必要があり、分析の精度を向上させるために、小さなサンプル分析治具を使用してサンプルをスパーク テーブル「直立」または「フラット」に配置する必要があります。

  • 発光分析

要素が熱または電気によって励起されると、基底状態から励起状態に遷移し、自発的に基底状態に戻ります。 励起状態から基底状態に戻る過程で、各元素の特徴的なスペクトル線が放出され、その内容は特徴的なスペクトル線の強さに応じて決定できます。

冶金産業では、生産の緊急性から、炭素含有量だけでなく、水中のすべての主要元素を非常に短時間で分析する必要があります。 スパーク直読発光分光計は、その高速で安定した結果により、この業界で最初の選択肢となっています。 ただし、このメソッドには、サンプル前処理に関する特定の要件があります。

例えば、鋳鉄試料を火花分光法で分析する場合、分析表面の炭素が炭化物である必要があり、遊離黒鉛が存在しないと分析結果に影響を与えます。 鋳鉄中の炭素含有量は、急冷と白化の良さを利用してサンプルを薄片化し、スパークスペクトル分析法により求めました。 波長分散型X線法

波長分散型 X 線分析装置では、複数の元素を同時に迅速に測定できます。

X 線励起下では、テスト対象の元素の原子の内部電子がエネルギー準位遷移を起こし、二次 X 線 (蛍光 X 線) を放出します。 波長分散型蛍光 X 線分光計 (WDXRF) は、結晶分裂後に検出器によって回折される特徴的な X 線信号です。 分光器と制御器が同期して動き、回折角を常に変化させれば、試料中のさまざまな元素から発生する特性X線の波長と強度が得られ、定性分析や定量分析が可能になります。 この種の装置は 1950 年代に製造され、複雑系の多成分同時測定ができることから注目を集めました。 特に地質部門では、この種の装置が相次いで装備され、分析速度が大幅に向上し、重要な役割を果たしました。

  • 波長分散型X線法

波長分散型 X 線分析装置では、複数の元素を同時に迅速に測定できます。

X 線励起下では、テスト対象の元素の原子の内部電子がエネルギー準位遷移を起こし、二次 X 線 (蛍光 X 線) を放出します。 波長分散型蛍光 X 線分光計 (WDXRF) は、結晶分裂後に検出器によって回折される特徴的な X 線信号です。 分光器と制御器が同期して動き、回折角を常に変化させれば、試料中のさまざまな元素から発生する特性X線の波長と強度が得られ、定性分析や定量分析が可能になります。 この種の装置は 1950 年代に製造され、複雑系の多成分同時測定ができることから注目を集めました。 特に地質部門では、この種の装置が相次いで装備され、分析速度が大幅に向上し、重要な役割を果たしました。

ただし、軽元素炭素の XRF 分析は、特性放射の波長が長く、蛍光収率が低く、鋼や鉄などの重いマトリックス材料のマトリックスによる炭素特性放射の吸収と減衰のために、しばしば困難です。 また、鋼中の炭素を蛍光X線計で測定する場合、研磨した試料表面を連続して10回測定すると、炭素含有量の値が連続的に増加していることが分かります。 したがって、この方法の適用範囲は、最初の XNUMX つほど広くはありません。

  • 非水滴定

非水滴定は、非水溶媒中で滴定する方法です。 この方法では、水溶液中で滴定できなかったいくつかの弱酸および弱塩基を滴定することができます。 水溶液中の CO2 によって生成される炭酸は酸性度が低く、さまざまな有機試薬を選択することで正確に滴定できます。

以下は、一般的な非水滴定法です。

(1) アーク燃焼炉の高温燃焼に対応した炭素・硫黄分析装置によるサンプル。

(2)燃焼により発生した炭酸ガスは、エタノールアミン溶液、炭酸ガス、エタノールアミン反応により吸収され、比較的安定な2-ヒドロキシエチルアミンカルボン酸を生成します。

(3)非水溶液の滴定には KOH を使用します。

この方法で使用される試薬は毒性があり、長期間暴露すると人間の健康に影響を与え、操作が難しく、特に炭素含有量が高い場合、溶液を調製する必要があります。少し注意すると炭素が実行され、結果が低くなります。 非水滴定で使用する試薬は可燃性物質に属するものが多く、実験は高温加熱操作を伴いますので、操作者は十分な安全意識を持って行う必要があります。

  • クロマトグラフィー精製

フレーム噴霧検出器は、ガスクロマトグラフィーと組み合わせて使用​​されます。この場合、サンプルは水素中で加熱され、放出されたガス (CH4 や CO など) がフレーム噴霧検出器 (ガスクロマトグラフィー) によって検出されます。 ユーザーはこのメソッドを使用して、高純度鉄の微量炭素をテストしました。含有量は 4 g/g、分析時間は 50 分でした。

この方法は、炭素含有量が非常に低く、検出結果に対する要件が高いユーザーに適しています。

  • 電気化学的方法

導入された低炭素含有量のユーザー合金は、電位分析を使用して決定されます: 誘導炉で酸化された後の鉄サンプルは、固体電解質の炭酸カリウムを使用して、ガス生成物濃度の電気化学的決定セル分析により、炭素の濃度を測定し、この方法は、非常に低濃度の炭素の測定に特に適していますが、参照ガス組成とサンプルの酸化速度を変更することにより、精度と感度分析を制御します。

この方法は実際にはめったに使用されず、ほとんどが実験的研究段階にとどまっています。

  • オンライン分析

鋼の精錬工程では、真空炉内の溶鋼中の炭素含有量をリアルタイムで制御する必要があることがよくあります。 冶金業界の一部の学者は、排ガスの情報を使用して炭素濃度を推定する例を紹介しています。脱炭プロセス中の真空容器内の酸素とアルゴンの消費量、濃度、および流量を使用して、溶鋼を推定した。

溶鋼中の微量炭素を迅速に測定するためのユーザー開発の方法と関連機器もあります。キャリアガスを溶鋼に送り込み、キャリアガスからの酸化炭素を使用して溶鋼の炭素含有量を推定します。

同様のオンライン分析手法は、製鋼プロセスにおける品質管理と性能管理に適しています。

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