في عملية تكرير الفولاذ ، غالبًا ما يتم التحكم في محتوى الكربون في الفولاذ المصهور في فرن التفريغ في الوقت الفعلي. قدم بعض العلماء في الصناعة المعدنية مثالاً على استخدام معلومات غاز العادم لتقدير تركيز الكربون: تم استخدام الاستهلاك والتركيز ومعدل تدفق الأكسجين والأرجون في وعاء التفريغ أثناء عملية نزع الكربنة الفراغية لتقدير محتوى الكربون في الفولاذ المصهور.
هناك أيضًا طرق مطورة بواسطة المستخدم وأدوات ذات صلة للتحديد السريع للكربون النزرة في الفولاذ المصهور: يتم ضخ الغاز الحامل في الفولاذ المصهور ويستخدم الكربون المؤكسد من الغاز الحامل لتقدير محتوى الكربون في الفولاذ المصهور. طريقة تحليل مماثلة على الإنترنت مناسبة لإدارة الجودة ومراقبة الأداء في عملية صناعة الصلب.
امتصاص الأشعة تحت الحمراء
تنتمي طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء للاحتراق على أساس طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء إلى طريقة خاصة للتحليل الكمي للكربون (والكبريت).
المبدأ هو حرق العينة في تدفق الأكسجين لتوليد ثاني أكسيد الكربون. تحت ضغط معين ، فإن الطاقة التي يمتصها ثاني أكسيد الكربون تتناسب طرديًا مع تركيزه. لذلك ، يمكن حساب محتوى الكربون عن طريق قياس تغير الطاقة في غاز ثاني أكسيد الكربون قبل وبعد التدفق عبر ماص الأشعة تحت الحمراء.
في السنوات الأخيرة ، تطورت تقنية تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء بسرعة ، كما ظهرت أدوات تحليلية متنوعة تستخدم مبادئ احتراق التسخين بالحث عالي التردد وامتصاص طيف الأشعة تحت الحمراء بسرعة. لتحديد الكربون والكبريت بواسطة طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء عالية التردد ، يجب مراعاة العوامل التالية بشكل عام: جفاف العينة ، والحساسية الكهرومغناطيسية ، والحجم الهندسي ، وحجم العينة ، والنوع ، والنسبة ، وترتيب الإضافة ومقدار التدفق ، وإعداد قيمة فارغة ، إلخ.
الطريقة لها مزايا الدقة الكمية وأقل تداخلًا. مناسب للمستخدمين الذين لديهم متطلبات عالية لدقة محتوى الكربون ولديهم وقت كاف للاختبار أثناء الإنتاج.
مطياف الانبعاث
عندما يتم إثارة عنصر ما بالحرارة أو الكهرباء ، فإنه سينتقل من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة ، والتي ستعود تلقائيًا إلى الحالة الأساسية. في عملية العودة من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية ، يتم تحرير الخطوط الطيفية المميزة لكل عنصر ، ويمكن تحديد محتوياتها وفقًا لقوة الخطوط الطيفية المميزة.
في الصناعة المعدنية ، تتطلب الحاجة الملحة للإنتاج تحليل جميع العناصر الرئيسية في الماء ، وليس محتوى الكربون فقط ، في وقت قصير جدًا. أصبح مطياف انبعاث القراءة المباشرة الشرارة الخيار الأول في هذه الصناعة بسبب نتائجه السريعة والمستقرة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها متطلبات محددة لإعداد العينة.
على سبيل المثال ، عند تحليل عينات الحديد الزهر عن طريق التحليل الطيفي بالشرارة ، يلزم أن يكون الكربون الموجود على سطح التحليل على شكل كربيدات ، ولا يمكن العثور على الجرافيت الحر ، وإلا ستتأثر نتائج التحليل. تم تحديد محتوى الكربون في الحديد الزهر بطريقة تحليل طيف الشرارة بعد تحويل العينة إلى مقطع رقيق باستخدام خصائص التبريد السريع والتبييض الجيد.
عند تحليل عينات الأسلاك الكربونية الفولاذية باستخدام مقياس سبارك الطيفي ، يجب معالجة العينات بدقة ويجب وضع العينات على طاولة الشرارة "عموديًا" أو "مسطحًا" مع تركيبات تحليل عينات صغيرة لتحسين دقة التحليل.
مطياف الانبعاث
عندما يتم إثارة عنصر ما بالحرارة أو الكهرباء ، فإنه سينتقل من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة ، والتي ستعود تلقائيًا إلى الحالة الأساسية. في عملية العودة من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية ، يتم تحرير الخطوط الطيفية المميزة لكل عنصر ، ويمكن تحديد محتوياتها وفقًا لقوة الخطوط الطيفية المميزة.
في الصناعة المعدنية ، تتطلب الحاجة الملحة للإنتاج تحليل جميع العناصر الرئيسية في الماء ، وليس محتوى الكربون فقط ، في وقت قصير جدًا. أصبح مطياف انبعاث القراءة المباشرة الشرارة الخيار الأول في هذه الصناعة بسبب نتائجه السريعة والمستقرة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها متطلبات محددة لإعداد العينة.
على سبيل المثال ، عند تحليل عينات الحديد الزهر عن طريق التحليل الطيفي بالشرارة ، يلزم أن يكون الكربون الموجود على سطح التحليل على شكل كربيدات ، ولا يمكن العثور على الجرافيت الحر ، وإلا ستتأثر نتائج التحليل. تم تحديد محتوى الكربون في الحديد الزهر بطريقة تحليل طيف الشرارة بعد تحويل العينة إلى مقطع رقيق باستخدام خصائص التبريد السريع والتبييض الجيد. طريقة الطول الموجي للأشعة السينية المشتتة
تسمح أجهزة تحليل الأشعة السينية المشتتة ذات الطول الموجي بتحديد سريع ومتزامن لعناصر متعددة.
تحت إثارة الأشعة السينية ، تخضع الإلكترونات الداخلية لذرات العنصر قيد الاختبار لانتقال مستوى الطاقة وتنبعث منها أشعة سينية ثانوية (أي مضان الأشعة السينية). مطياف الأشعة السينية المشتت ذو الطول الموجي (WDXRF) هو إشارة مميزة للأشعة السينية ينحرفها الكاشف بعد الانقسام البلوري. إذا كان المقياس الطيفي ووحدة التحكم يتحركان بشكل متزامن ويغيران باستمرار زاوية الانعراج ، فيمكن الحصول على الطول الموجي وشدة الأشعة السينية المميزة الناتجة عن العناصر المختلفة في العينة ، والتي يمكن إجراء التحليل النوعي والتحليل الكمي عليها. تم إنتاج هذا النوع من الأدوات في الخمسينيات من القرن الماضي ، وقد اجتذب الكثير من الاهتمام لأنه يمكنه تنفيذ التحديد المتزامن متعدد المكونات للأنظمة المعقدة. خاصة في الأقسام الجيولوجية ، تم تجهيز هذا النوع من الأدوات على التوالي ، مما أدى إلى تحسن كبير في سرعة التحليل ولعب دورًا مهمًا.
طريقة الطول الموجي للأشعة السينية المشتتة
تسمح أجهزة تحليل الأشعة السينية المشتتة ذات الطول الموجي بتحديد سريع ومتزامن لعناصر متعددة.
تحت إثارة الأشعة السينية ، تخضع الإلكترونات الداخلية لذرات العنصر قيد الاختبار لانتقال مستوى الطاقة وتنبعث منها أشعة سينية ثانوية (أي مضان الأشعة السينية). مطياف الأشعة السينية المشتت ذو الطول الموجي (WDXRF) هو إشارة مميزة للأشعة السينية ينحرفها الكاشف بعد الانقسام البلوري. إذا كان المقياس الطيفي ووحدة التحكم يتحركان بشكل متزامن ويغيران باستمرار زاوية الانعراج ، فيمكن الحصول على الطول الموجي وشدة الأشعة السينية المميزة الناتجة عن العناصر المختلفة في العينة ، والتي يمكن إجراء التحليل النوعي والتحليل الكمي عليها. تم إنتاج هذا النوع من الأدوات في الخمسينيات من القرن الماضي ، وقد اجتذب الكثير من الاهتمام لأنه يمكنه تنفيذ التحديد المتزامن متعدد المكونات للأنظمة المعقدة. خاصة في الأقسام الجيولوجية ، تم تجهيز هذا النوع من الأدوات على التوالي ، مما أدى إلى تحسن كبير في سرعة التحليل ولعب دورًا مهمًا.
ومع ذلك ، غالبًا ما يكون تحليل XRF للكربون عنصر الضوء صعبًا بسبب الطول الموجي الطويل للإشعاع المميز ، وعائد التألق المنخفض ، وامتصاص وتخفيف الإشعاع المميز للكربون بواسطة المصفوفة في مواد المصفوفة الثقيلة مثل الفولاذ والحديد. بالإضافة إلى ذلك ، عند قياس الكربون في الفولاذ باستخدام مقياس التألق بالأشعة السينية ، إذا تم قياس سطح عينة الأرض 10 مرات بشكل مستمر ، يمكن العثور على أن قيمة محتوى الكربون تتزايد باستمرار. لذلك ، فإن تطبيق هذه الطريقة ليس واسعًا مثل الأولين.
المعايرة غير المائية
المعايرة غير المائية هي طريقة للمعايرة في مذيب غير مائي. يمكن للطريقة معايرة بعض الأحماض والقواعد الضعيفة التي لا يمكن معايرتها في محلول مائي. حمض الكربونيك الناتج عن ثاني أكسيد الكربون في محلول مائي أقل حمضية ويمكن معايرته بدقة عن طريق اختيار الكواشف العضوية المختلفة.
فيما يلي طريقة معايرة غير مائية شائعة:
(1) عينات بواسطة محلل الكربون والكبريت الذي يدعم الاحتراق بدرجة حرارة عالية في فرن الاحتراق القوسي.
(2) يتم امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الاحتراق بواسطة محلول إيثانول أمين وثاني أكسيد الكربون وتفاعل إيثانول أمين لإنتاج حمض 2-هيدروكسي إيثيل أمين الكربوكسيل المستقر نسبيًا.
(3) استخدم KOH لمعايرة محلول غير مائي.
الكاشف المستخدم في هذه الطريقة سام ، والتعرض طويل الأمد سيؤثر على صحة الإنسان ، ويصعب تشغيله ، خاصة عندما يكون محتوى الكربون مرتفعًا ، ويجب تحضير المحلول ، وسيؤدي القليل من الاهتمام إلى تشغيل الكربون ، مما يؤدي إلى نتائج منخفضة. تنتمي الكواشف المستخدمة في المعايرة غير المائية في الغالب إلى مواد قابلة للاشتعال ، وتتضمن التجربة عملية تسخين بدرجة حرارة عالية ، لذلك يجب أن يكون لدى المشغل وعيًا كافيًا بالسلامة.
الكروماتوغرافيا
يستخدم كاشف الانحلال باللهب بالاقتران مع كروماتوغرافيا الغاز ، حيث يتم تسخين العينة في الهيدروجين ثم يتم الكشف عن الغاز المنبعث (على سبيل المثال ، CH4 و CO) بواسطة كاشف الانحلال باللهب - كروماتوغرافيا الغاز. استخدم المستخدم هذه الطريقة لاختبار تتبع الكربون في الحديد عالي النقاء ، وكان المحتوى 4 جم / جم ، وكان وقت التحليل 50 دقيقة.
هذه الطريقة مناسبة للمستخدمين الذين لديهم محتوى منخفض جدًا من الكربون ومتطلبات عالية لنتائج الكشف.
الطريقة الكهروكيميائية
أدخلت سبيكة المستخدم ذات المحتوى المنخفض من الكربون يتم تحديدها باستخدام التحليل المحتمل: عينة الحديد بعد الأكسدة في فرن الحث ، باستخدام كربونات البوتاسيوم من الإلكتروليت الصلب ، التحديد الكهروكيميائي لتحليل خلية تركيز المنتج الغازي ، وبالتالي قياس تركيز الكربون ، هذه الطريقة هي مناسب بشكل خاص لتحديد التركيز المنخفض جدًا للكربون ، ولكن عن طريق تغيير تكوين الغاز المرجعي ومعدل الأكسدة لدقة التحكم في العينة وتحليل الحساسية.
نادرًا ما تستخدم هذه الطريقة في الممارسة العملية وتبقى في الغالب في مرحلة البحث التجريبي.
التحليل عبر الإنترنت
في عملية تكرير الفولاذ ، غالبًا ما يكون من الضروري التحكم في محتوى الكربون في الفولاذ المصهور في فرن التفريغ في الوقت الفعلي. قدم بعض العلماء في صناعة المعادن مثالًا على استخدام معلومات غاز النفايات لتقدير تركيز الكربون: استخدام الاستهلاك والتركيز ومعدل تدفق الأكسجين والأرجون في وعاء التفريغ أثناء عملية إزالة الكربون ، ومحتوى الكربون في تم تقدير الفولاذ المصهور.
هناك أيضًا طرق مطورة بواسطة المستخدم وأدوات ذات صلة للتحديد السريع للكربون النزرة في الفولاذ المصهور: يتم ضخ الغاز الحامل في الفولاذ المصهور ويستخدم الكربون المؤكسد من الغاز الحامل لتقدير محتوى الكربون في الفولاذ المصهور.
طريقة تحليل مماثلة على الإنترنت مناسبة لإدارة الجودة ومراقبة الأداء في عملية صناعة الصلب.
