Dans le processus d'affinage de l'acier, la teneur en carbone de l'acier fondu dans le four sous vide est souvent contrôlée en temps réel. Certains spécialistes de l'industrie métallurgique ont présenté un exemple d'utilisation des informations sur les gaz résiduaires pour estimer la concentration en carbone : la consommation, la concentration et le débit d'oxygène et d'argon dans l'enceinte à vide pendant le processus de décarburation sous vide ont été utilisés pour estimer la teneur en carbone de l'acier fondu.
Il existe également des méthodes développées par l'utilisateur et des instruments associés pour la détermination rapide des traces de carbone dans l'acier en fusion : le gaz porteur est pompé dans l'acier en fusion et le carbone oxydé du gaz porteur est utilisé pour estimer la teneur en carbone de l'acier en fusion. Une méthode d'analyse en ligne similaire convient à la gestion de la qualité et au contrôle des performances dans le processus de fabrication de l'acier.
Absorption infrarouge
La méthode d'absorption infrarouge par combustion basée sur la méthode d'absorption infrarouge appartient à la méthode spéciale d'analyse quantitative du carbone (et du soufre).
Le principe est de brûler l'échantillon dans le flux d'oxygène pour générer du CO2. Sous une certaine pression, l'énergie absorbée par le CO2 est directement proportionnelle à sa concentration. Par conséquent, la teneur en carbone peut être calculée en mesurant le changement d'énergie du gaz CO2 avant et après avoir traversé l'absorbeur infrarouge.
Ces dernières années, la technologie d'analyse des gaz infrarouges s'est développée rapidement, et divers instruments analytiques qui utilisent les principes de la combustion par chauffage par induction à haute fréquence et de l'absorption du spectre infrarouge apparaissent également rapidement. Pour la détermination du carbone et du soufre par la méthode d'absorption infrarouge de combustion à haute fréquence, les facteurs suivants doivent généralement être pris en compte : la sécheresse de l'échantillon, la sensibilité électromagnétique, la taille géométrique, la taille de l'échantillon, le type, le rapport, l'ordre d'addition et la quantité de flux, le réglage de valeur vide, etc.
La méthode présente les avantages d'une précision quantitative et de moins d'interférences. Convient aux utilisateurs qui ont des exigences élevées en matière de précision de la teneur en carbone et qui disposent de suffisamment de temps pour effectuer des tests pendant la production.
Spectrométrie d'émission
Lorsqu'un élément est excité par la chaleur ou l'électricité, il passera de l'état fondamental à un état excité, qui retournera spontanément à l'état fondamental. Lors du retour de l'état excité à l'état fondamental, les raies spectrales caractéristiques de chaque élément sont libérées et leur contenu peut être déterminé en fonction de la force des raies spectrales caractéristiques.
Dans l'industrie métallurgique, l'urgence de la production nécessite l'analyse de tous les éléments majeurs de l'eau, pas seulement la teneur en carbone, en un temps très court. Le spectromètre d'émission à lecture directe par étincelle est devenu le premier choix dans cette industrie en raison de ses résultats rapides et stables. Cependant, cette méthode a des exigences spécifiques pour la préparation des échantillons.
Par exemple, lors de l'analyse d'échantillons de fonte par spectroscopie à étincelles, il est nécessaire que le carbone à la surface de l'analyse soit sous forme de carbures et qu'aucun graphite libre ne puisse être trouvé, sinon les résultats de l'analyse seront affectés. La teneur en carbone dans la fonte a été déterminée par la méthode d'analyse du spectre d'étincelle après que l'échantillon a été transformé en une section mince en utilisant les caractéristiques de refroidissement rapide et de bon blanchiment.
Lors de l'analyse d'échantillons de fil d'acier au carbone par spectrométrie SPARK, les échantillons doivent être traités strictement et les échantillons doivent être placés sur la table à étincelles "debout" ou "à plat" avec de petits appareils d'analyse d'échantillons pour améliorer la précision de l'analyse.
Spectrométrie d'émission
Lorsqu'un élément est excité par la chaleur ou l'électricité, il passera de l'état fondamental à un état excité, qui retournera spontanément à l'état fondamental. Lors du retour de l'état excité à l'état fondamental, les raies spectrales caractéristiques de chaque élément sont libérées et leur contenu peut être déterminé en fonction de la force des raies spectrales caractéristiques.
Dans l'industrie métallurgique, l'urgence de la production nécessite l'analyse de tous les éléments majeurs de l'eau, pas seulement la teneur en carbone, en un temps très court. Le spectromètre d'émission à lecture directe par étincelle est devenu le premier choix dans cette industrie en raison de ses résultats rapides et stables. Cependant, cette méthode a des exigences spécifiques pour la préparation des échantillons.
Par exemple, lors de l'analyse d'échantillons de fonte par spectroscopie à étincelles, il est nécessaire que le carbone à la surface de l'analyse soit sous forme de carbures et qu'aucun graphite libre ne puisse être trouvé, sinon les résultats de l'analyse seront affectés. La teneur en carbone dans la fonte a été déterminée par la méthode d'analyse du spectre d'étincelle après que l'échantillon a été transformé en une section mince en utilisant les caractéristiques de refroidissement rapide et de bon blanchiment. Méthode des rayons X dispersive en longueur d'onde
Les analyseurs de rayons X à dispersion de longueur d'onde permettent une détermination simultanée rapide de plusieurs éléments.
Sous excitation par rayons X, les électrons internes des atomes de l'élément testé subissent une transition de niveau d'énergie et émettent des rayons X secondaires (c'est-à-dire une fluorescence X). Le spectromètre de fluorescence X à dispersion de longueur d'onde (WDXRF) est un signal de rayons X caractéristique qui est diffracté par un détecteur après la division du cristal. Si le spectromètre et le contrôleur se déplacent de manière synchrone et changent constamment l'angle de diffraction, la longueur d'onde et l'intensité des rayons X caractéristiques générés par divers éléments de l'échantillon peuvent être obtenues, sur lesquelles une analyse qualitative et une analyse quantitative peuvent être effectuées. Ce type d'instrument a été produit dans les années 1950 et a attiré beaucoup d'attention car il pouvait effectuer la détermination simultanée de plusieurs composants de systèmes complexes. Surtout dans les départements géologiques, ce type d'instrument a été successivement équipé, ce qui a considérablement amélioré la vitesse d'analyse et a joué un rôle important.
Méthode des rayons X dispersive en longueur d'onde
Les analyseurs de rayons X à dispersion de longueur d'onde permettent une détermination simultanée rapide de plusieurs éléments.
Sous excitation par rayons X, les électrons internes des atomes de l'élément testé subissent une transition de niveau d'énergie et émettent des rayons X secondaires (c'est-à-dire une fluorescence X). Le spectromètre de fluorescence X à dispersion de longueur d'onde (WDXRF) est un signal de rayons X caractéristique qui est diffracté par un détecteur après la division du cristal. Si le spectromètre et le contrôleur se déplacent de manière synchrone et changent constamment l'angle de diffraction, la longueur d'onde et l'intensité des rayons X caractéristiques générés par divers éléments de l'échantillon peuvent être obtenues, sur lesquelles une analyse qualitative et une analyse quantitative peuvent être effectuées. Ce type d'instrument a été produit dans les années 1950 et a attiré beaucoup d'attention car il pouvait effectuer la détermination simultanée de plusieurs composants de systèmes complexes. Surtout dans les départements géologiques, ce type d'instrument a été successivement équipé, ce qui a considérablement amélioré la vitesse d'analyse et a joué un rôle important.
Cependant, l'analyse XRF du carbone des éléments légers est souvent difficile en raison de sa longue longueur d'onde de rayonnement caractéristique, de son faible rendement de fluorescence et de l'absorption et de l'atténuation du rayonnement caractéristique du carbone par la matrice dans les matériaux de matrice lourds tels que l'acier et le fer. De plus, lors de la mesure du carbone dans l'acier avec un fluorimètre à rayons X, si la surface de l'échantillon broyé est mesurée 10 fois en continu, on peut constater que la valeur de la teneur en carbone augmente continuellement. Par conséquent, l'application de cette méthode n'est pas aussi large que les deux premières.
Titrage non aqueux
Le titrage non aqueux est une méthode de titrage dans un solvant non aqueux. La méthode peut titrer certains acides et bases faibles qui ne pourraient pas être titrés en solution aqueuse. L'acide carbonique produit par le CO2 dans une solution aqueuse est moins acide et peut être titré avec précision en sélectionnant différents réactifs organiques.
Voici une méthode courante de titrage non aqueux :
(1) Échantillons par analyseur de carbone et de soufre supportant la combustion à haute température du four de combustion à arc.
(2) Le dioxyde de carbone gazeux libéré par la combustion est absorbé par la solution d'éthanolamine, le dioxyde de carbone et la réaction de l'éthanolamine pour produire de l'acide 2-hydroxyéthylamine carboxylique relativement stable.
(3) Utilisez KOH pour titrer une solution non aqueuse.
Le réactif utilisé dans cette méthode est toxique, une exposition à long terme affectera la santé humaine et difficile à utiliser, en particulier lorsque la teneur en carbone est élevée, la solution doit être préparée, un peu d'attention entraînera du carbone, ce qui entraînera de faibles résultats. Les réactifs utilisés dans le titrage non aqueux appartiennent principalement à des substances inflammables, et l'expérience implique une opération de chauffage à haute température, de sorte que l'opérateur doit être suffisamment conscient de la sécurité.
Flash
Le détecteur à atomisation de flamme est utilisé en conjonction avec la chromatographie en phase gazeuse, où l'échantillon est chauffé dans de l'hydrogène et le gaz émis (par exemple, CH4 et CO) est ensuite détecté par un détecteur à atomisation de flamme - chromatographie en phase gazeuse. Un utilisateur a utilisé cette méthode pour tester les traces de carbone dans du fer de haute pureté, la teneur était de 4 g/g, le temps d'analyse était de 50 min.
Cette méthode convient aux utilisateurs ayant une très faible teneur en carbone et des exigences élevées en matière de résultats de détection.
Méthode électrochimique
Avoir introduit l'alliage utilisateur à faible teneur en carbone est déterminé à l'aide d'une analyse de potentiel : l'échantillon de fer après oxydation dans un four à induction, à l'aide de carbonate de potassium d'électrolyte solide détermination électrochimique de la concentration de produit gazeux analyse cellulaire, mesurant ainsi la concentration de carbone, cette méthode est particulièrement adapté à la détermination de la très faible concentration de carbone, mais en modifiant la composition du gaz de référence et le taux d'oxydation de la précision de contrôle de l'échantillon et de l'analyse de sensibilité.
Cette méthode est rarement utilisée en pratique et reste la plupart du temps au stade de la recherche expérimentale.
Analyse en ligne
Dans le processus d'affinage de l'acier, il est souvent nécessaire de contrôler en temps réel la teneur en carbone de l'acier fondu dans le four sous vide. Certains spécialistes de l'industrie métallurgique ont présenté un exemple d'utilisation des informations sur les gaz résiduaires pour estimer la concentration en carbone : en utilisant la consommation, la concentration et le débit d'oxygène et d'argon dans l'enceinte à vide pendant le processus de décarburation, la teneur en carbone dans l'acier en fusion a été estimé.
Il existe également des méthodes développées par l'utilisateur et des instruments connexes pour la détermination rapide des traces de carbone dans l'acier en fusion : le gaz porteur est pompé dans l'acier en fusion et le carbone oxydé du gaz porteur est utilisé pour estimer la teneur en carbone de l'acier en fusion.
Une méthode d'analyse en ligne similaire convient à la gestion de la qualité et au contrôle des performances dans le processus de fabrication de l'acier.
