激光诱导击穿光谱技术在冶金领域的应用研究

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冶金生产的日益大型化、高速化和连续化要求及时、快速地得到分析信息。以炼钢为例,现代化的钢铁厂,从铁水预处理、转炉吹炼、炉外精炼或连铸,在全过程中至少要分析13件次以上,一般要求在几分钟内甚至希望立即得到结果。现代化的冶炼过程不仅要求成分分析能及时、快速地反映出冶炼过程的变化,而且期望能更准确地判断冶炼的终点,以提高所冶炼钢种的命中率。所以直接测定金属溶液中的成分一直冶金分析工作者以及冶炼工艺人员所追求的目标。  本文对目前典型的快速元素测量技术进行了介绍和评述,提出了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于冶炼行业的快速检测。论文首先介绍了激光诱导击穿光谱技术的基本原理和技术特点,以及定量分析方法。  选取了不同种类的钢铁样品和铝合金样品,对钢铁中的主要元素进行了定性分析和激光能量对重复性的影响实验,并分析了其中Mn、Ni、Cr、Si特征谱线强度与浓度的关系,虽然样品并非标样,特征谱线强度与元素浓度的线性关系已经很明显;利用10种铝合金标样,对其中的Fe、Si、Cu进行了定量分析,相对误差均在10%以内,质量百分含量的检出限可达到60~100ppm,基本满足铝合金中主要合金元素的分析检测需求。  由于冶金工业仍然没有一套可用于直接对金属熔液进行多元素快速分析的设备,本文利用LIBS可以通过光纤传导远距离,多元素测量的特点设计了一台可用于冶金现场分析的钢液成分监测与分析装置。  最后对全文进行了总结,并对激光诱导击穿光谱技术用于冶金分析给出了建议和展望。
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