钢铁材料的快速分析方法和装置

董敬松¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶钢铁材料2021-10-12 15:572469

【技术前沿】钢铁材料的快速分析方法和装置

01

采用CL方法的夹杂物识别

钢中的非金属夹杂物不仅能引起连铸过程中的水口堵塞,成为拉丝和绞线工序中破断的原因等,而且,还有可能引起疲劳断裂、氢致裂纹、耐蚀性降低、低温脆性和表面缺陷等产品质量问题。因此,在钢铁生产中,夹杂物分析是重要的工序。夹杂物引起的这些问题取决于夹杂物的种类、大小和形状,因此,夹杂物的分析需要测定夹杂物的种类、大小和形状。常规而言,夹杂物的分析广泛采用显微镜法和EPMA相结合的分析方法。但这种分析大约需要一周的时间,所以希望开发一种快速分析夹杂物的方法。

为此,研究人员采用CL法,进行了快速进行夹杂物分析的研究。因为没有可以获得CL图像和频谱的廉价装置,因此将市场上销售的扫描电子显微镜进行改造,制作了图1所示的CL装置。用该装置测定了含有氧化铝(Al2O3)和尖晶石(MgO-Al2O3)夹杂物的钢铁试样。氧化铝和尖晶石被称为硬质夹杂物,易导致钢铁材料表面裂纹和拉丝中断,以及连铸水口堵塞等,因此,检测这些夹杂物很重要。观察CL图像发现,氧化铝发出蓝色光,尖晶石发出绿色光。该CL图像的曝光时间在极短时间就可以测定,因此,CL法可以说是能够快速识别夹杂物的方法。

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02

采用CL法检测钢渣中的游离CaO

日本钢铁企业产生的钢渣中有40%以上被作为道路用路基材料再利用,如果钢渣中残留游离CaO,游离CaO与雨水和大气中的水分及二氧化碳反应,生成Ca(OH)2和CaCO2,体积膨胀,是造成路基破坏的原因。因此,测定钢渣中的游离CaO很重要。游离CaO的测定方法中应用最广泛的是,使钢渣溶解在乙二醇溶液中,使用原子吸光或高频感应耦合等离子发光分光分析法测定溶液中Ca浓度的方法(乙二醇法)。该方法中,Ca(OH)2也被提取到乙二醇中,所以提出了将热重量分析的Ca(OH)2的定量和乙二醇法结合的方法。但是,不管哪种分析法,在复杂的分析顺序和溶媒提取上都需要熟练的分析技术,因此,希望开发简单的游离CaO测定法。

为此,研究人员进行了采用CL法是否可以简单测定游离CaO的研究。首先制备了含有游离CaO的模拟渣,获得CL图像后,检测到游离CaO发出强橙色光,在600nm附近存在引起CaO中含有的Mn2+发光峰值(图2)。其他区域存在2CaO-Fe2O3、FeO、3CaO-SiO2,但没有检测到发光。因此,确定了可以从发光颜色分辨出游离CaO和钢渣中含有的其他矿物相。在此,介绍了通过拍摄CL图像,游离CaO定性的测定法。目前,正在确立从发光区域定量游离CaO的方法,还进行了用CL法检测与游离CaO同样导致路基材料膨胀的游离MgO的研究。

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03

未来展望

目前的研究是采用试剂制备的模拟试样进行测定,今后将进行实际试样的测定,确认CL法的实用性。照射源使用X射线代替电子束,也产生与CL同样的现象,称为X射线励磁发光。若使用X射线,在大气中也可以进行测定,因此,有可能可以现场和在线进行分析。因此将着手开发利用X射线励磁发光的小型装置,并提出对钢铁分析有用的新的方法和装置。  




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评论列表
  • 锅炉厂(2024-08-20 04:21:10)回复取消回复

    这外材料的锅炉管你们仁成钢管厂好不好做?

  • 天人合一(2024-08-20 04:21:10)回复取消回复

    钢材的知识真的很博大精深,学习中......

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