Способ анализа химического состава чугуна и стали различной степени легирования

 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к спектральному анализу. Способ анализа химического состава чугуна и сталей различной степени легирования на вакуумных квантометрах в атмосфере аргона, оснащенных ЭВМ, состоит в том, что для стабилизации положения аналитических графиков во времени используется коэффициент поглощения линии железа, длина волны которой а коэффициент К=0,354, а также дополнительная линия железа с коэффициентом поглощения не более К=0,05 для нахождения процента концентрации железа и коэффициенты поглощения аналитических линий химических элементов в формуле Бугера I=I₀•е^-kd, где I - излучение, прошедшее через загрязненную линзу; I₀ - излучение, прошедшее через чистую линзу; е - основание натурального логарифма; k - коэффициент поглощения, характерный для данной длины волны; d - толщина слоя загрязнения. Предлагаемый способ анализа осуществим на обоих типах квантометров с использованием в качестве приемников аналитического излучения как фотодиодных линеек, так и фотоумножителей. 3 ил.

Предлагаемый способ может быть осуществлен лишь на вакуумных квантометрах в атмосфере аргона, оснащенных ЭВМ. Так как разные марки сталей и чугунов значительно отличаются друг от друга количеством легирующих элементов и их процентным содержанием, то их общее процентное содержание в сплавах железа очень сильно влияет на величину интенсивности излучения линии железа, по отношению к которой сравниваются интенсивности линий анализируемых элементов. В практике спектрального анализа на каждую марку стали или чугуна используют свой комплект спектральных эталонов или, редко, один на несколько марок сталей или чугунов. Аналитические графики, построенные по соответствующему комплекту эталонов, вводятся в память ЭВМ квантометра. Но положение усугубляется тем, что в процессе анализов входная линза квантометра постепенно загрязняется продуктами эрозии материала анализируемых образцов, что ведет к поглощению анализируемого излучения, а это, в свою очередь, вызывает постепенное смещение аналитических графиков во времени. Для решения проблемы смещения аналитических графиков мной предложена заявка на способ N 98121949/28 (023862) от 01.12.98. В основе этой заявки лежит способ определения толщины слоя загрязнения на поверхности входной линзы квантометра на момент конкретного анализа данной пробы. Поглощающей субстанцией анализируемых излучений являются атомы железа, то есть основной элемент стали или чугуна. А так как аналитические графики строятся при чистой линзе, то I₀ - интенсивность излучения линии железа будет зависеть от концентрации железа в стали или чугуне, то есть от степени их легирования. Как я предлагаю в вышеуказанной заявке, I₀ железа вводится в память ЭВМ, и по графику, указанному в заявке, определяется толщина слоя загрязнения на линзе. Коэффициент поглощения излучения линии железа К = 0,354 в формуле Бугера I = I₀•е^-kd, где d - толщина слоя загрязнения в условных единицах.

Проблема при спектральном анализе сталей и чугунов возникает всегда: 1. при анализе неизвестной марки стали или чугуна; 2. при завалке шихты, при выплавке марки.

При этом неизвестна I₀ железа А величина железа зависит от концентрации его в сплаве, да и интенсивность I железа будет зависеть еще и от чистоты поверхности линзы.

Для решения этой проблемы я предлагаю следующее: на вакуумных квантометрах, в которых приемниками излучения спектров являются не фотоумножители, а фотодиодные линейки, найти лишь одну единственную линию железа в спектральном интервале 1500-5000-6000 у которой коэффициент поглощения излучения К в формуле Бугера I=I₀•е^-kd не превышал бы 0,05 или I•100/I₀ = 95% - процент пропускания.

По найденной линии железа, удовлетворяющей вышеуказанному требованию, а также по линии железа строятся графики зависимости интенсивности излучения вышеуказанных линий от концентрации железа в стали или чугуне по нескольким комплектам эталонов от низкой до высокой степени легирования. Графики 1 и 2 смотри на фиг.1 и 2. По графику найденной линии определяется концентрация в процентах железа. По графику 3 (см. фиг.3) линии железа находится величина интенсивности I₀ этой линии, соответствующая найденному проценту железа. По отношению I/I₀ и графику, изображенному в заявке 98121949/28 (023862) от 01.12.98, определяется d - толщина слоя загрязнения. Аналитические графики на определяемые элементы строятся по тем же комплектам спектральных эталонов, которые использовались для построения графиков на железо.

Анализ элементов ведется не по относительной интенсивности I элемента/I железа, а по абсолютной: I элемента = F (C элемента) по формуле I_о.э= I_э•е^+kd.

Предлагаемый способ анализа осуществим на обоих типах квантометров с использованием в качестве приемников аналитического излучения как фотодиодные линейки, так и фотоумножители.

Формула изобретения

Способ анализа химического состава чугуна и сталей различной степени легирования на вакуумных квантометрах в атмосфере аргона, оснащенных ЭВМ, в котором для стабилизации положения аналитических графиков во времени используется линия железа, длина волны которой а коэффициент К = 0,354 в формуле Бугера I = I_о•е^-kd, отличающийся тем, что используется дополнительная линия железа, у которой коэффициент поглощения не более К = 0,05, с помощью которой находится концентрация железа в анализируемой пробе, а по найденной концентрации железа находится величина интенсивности излучения I₀ линии железа - с помощью которой определяется толщина слоя загрязнения - d, поглощающего излучение аналитических линий анализируемых элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3