En el proceso de refinación del acero, el contenido de carbono en el acero fundido en el horno de vacío a menudo se controla en tiempo real. Algunos estudiosos de la industria metalúrgica han presentado un ejemplo del uso de la información del gas residual para estimar la concentración de carbono: el consumo, la concentración y el caudal de oxígeno y argón en el recipiente de vacío durante el proceso de descarburación al vacío se usaron para estimar la contenido de carbono en el acero fundido.
También existen métodos desarrollados por el usuario e instrumentos relacionados para la determinación rápida de trazas de carbono en el acero fundido: el gas portador se bombea al acero fundido y el carbono oxidado del gas portador se usa para estimar el contenido de carbono del acero fundido. Un método de análisis en línea similar es adecuado para la gestión de calidad y el control del rendimiento en el proceso de fabricación de acero.
Absorción de infrarrojos
El método de absorción infrarroja de combustión basado en el método de absorción infrarroja pertenece al método especial para el análisis cuantitativo de carbono (y azufre).
El principio es quemar la muestra en el flujo de oxígeno para generar CO2. Bajo cierta presión, la energía absorbida por el CO2 es directamente proporcional a su concentración. Por lo tanto, el contenido de carbono se puede calcular midiendo el cambio de energía del gas CO2 antes y después de fluir a través del absorbedor de infrarrojos.
En los últimos años, la tecnología de análisis de gases infrarrojos se ha desarrollado rápidamente, y también aparecen rápidamente varios instrumentos analíticos que utilizan los principios de la combustión por calentamiento por inducción de alta frecuencia y la absorción del espectro infrarrojo. Para la determinación de carbono y azufre por el método de absorción infrarroja de combustión de alta frecuencia, generalmente se deben considerar los siguientes factores: sequedad de la muestra, sensibilidad electromagnética, tamaño geométrico, tamaño de la muestra, tipo, relación, orden de adición y cantidad de flujo, el ajuste de valor en blanco, etc
El método tiene las ventajas de precisión cuantitativa y menos interferencia. Adecuado para usuarios que tienen altos requisitos de precisión del contenido de carbono y tienen tiempo suficiente para realizar pruebas durante la producción.
Espectrometría de emisión
Cuando un elemento es excitado por calor o electricidad, pasará del estado fundamental a un estado excitado, que volverá espontáneamente al estado fundamental. En el proceso de retorno del estado excitado al estado fundamental, se liberan las líneas espectrales características de cada elemento y su contenido puede determinarse de acuerdo con la fuerza de las líneas espectrales características.
En la industria metalúrgica, la urgencia de la producción requiere el análisis de todos los elementos principales en el agua, no solo el contenido de carbono, en muy poco tiempo. El espectrómetro de emisión de lectura directa de chispa se ha convertido en la primera opción en esta industria debido a sus resultados rápidos y estables. Sin embargo, este método tiene requisitos específicos para la preparación de muestras.
Por ejemplo, cuando se analizan muestras de hierro fundido mediante espectroscopia de chispa, se requiere que el carbono en la superficie de análisis esté en forma de carburos, y no se puede encontrar grafito libre; de lo contrario, los resultados del análisis se verán afectados. El contenido de carbono en el hierro fundido se determinó mediante el método de análisis de espectro de chispa después de que la muestra se convirtió en una sección delgada utilizando las características de enfriamiento rápido y buen blanqueamiento.
Al analizar muestras de alambre de acero al carbono mediante espectrometría SPARK, las muestras deben procesarse estrictamente y deben colocarse en la mesa de chispas "verticales" o "planas" con pequeños accesorios de análisis de muestras para mejorar la precisión del análisis.
Espectrometría de emisión
Cuando un elemento es excitado por calor o electricidad, pasará del estado fundamental a un estado excitado, que volverá espontáneamente al estado fundamental. En el proceso de retorno del estado excitado al estado fundamental, se liberan las líneas espectrales características de cada elemento y su contenido puede determinarse de acuerdo con la fuerza de las líneas espectrales características.
En la industria metalúrgica, la urgencia de la producción requiere el análisis de todos los elementos principales en el agua, no solo el contenido de carbono, en muy poco tiempo. El espectrómetro de emisión de lectura directa de chispa se ha convertido en la primera opción en esta industria debido a sus resultados rápidos y estables. Sin embargo, este método tiene requisitos específicos para la preparación de muestras.
Por ejemplo, cuando se analizan muestras de hierro fundido mediante espectroscopia de chispa, se requiere que el carbono en la superficie de análisis esté en forma de carburos, y no se puede encontrar grafito libre; de lo contrario, los resultados del análisis se verán afectados. El contenido de carbono en el hierro fundido se determinó mediante el método de análisis de espectro de chispa después de que la muestra se convirtió en una sección delgada utilizando las características de enfriamiento rápido y buen blanqueamiento. Método de rayos X dispersivo de longitud de onda
Los analizadores de rayos X dispersivos de longitud de onda permiten la determinación simultánea rápida de múltiples elementos.
Bajo la excitación de rayos X, los electrones internos de los átomos del elemento bajo prueba experimentan una transición de nivel de energía y emiten rayos X secundarios (es decir, fluorescencia de rayos X). El espectrómetro de fluorescencia de rayos X dispersivo de longitud de onda (WDXRF) es una señal de rayos X característica que es difractada por un detector después de la división del cristal. Si el espectrómetro y el controlador se mueven sincrónicamente y cambian constantemente el ángulo de difracción, se puede obtener la longitud de onda y la intensidad de los rayos X característicos generados por varios elementos en la muestra, en los que se pueden realizar análisis cualitativos y cuantitativos. Este tipo de instrumento se produjo en la década de 1950 y llamó mucho la atención porque podía llevar a cabo la determinación simultánea de múltiples componentes de sistemas complejos. Especialmente en los departamentos geológicos, este tipo de instrumento se equipó sucesivamente, lo que mejoró significativamente la velocidad de análisis y desempeñó un papel importante.
Método de rayos X dispersivo de longitud de onda
Los analizadores de rayos X dispersivos de longitud de onda permiten la determinación simultánea rápida de múltiples elementos.
Bajo la excitación de rayos X, los electrones internos de los átomos del elemento bajo prueba experimentan una transición de nivel de energía y emiten rayos X secundarios (es decir, fluorescencia de rayos X). El espectrómetro de fluorescencia de rayos X dispersivo de longitud de onda (WDXRF) es una señal de rayos X característica que es difractada por un detector después de la división del cristal. Si el espectrómetro y el controlador se mueven sincrónicamente y cambian constantemente el ángulo de difracción, se puede obtener la longitud de onda y la intensidad de los rayos X característicos generados por varios elementos en la muestra, en los que se pueden realizar análisis cualitativos y cuantitativos. Este tipo de instrumento se produjo en la década de 1950 y llamó mucho la atención porque podía llevar a cabo la determinación simultánea de múltiples componentes de sistemas complejos. Especialmente en los departamentos geológicos, este tipo de instrumento se equipó sucesivamente, lo que mejoró significativamente la velocidad de análisis y desempeñó un papel importante.
Sin embargo, el análisis XRF del elemento ligero de carbono suele ser difícil debido a la longitud de onda larga de la radiación característica, el bajo rendimiento de fluorescencia y la absorción y atenuación de la radiación característica del carbono por parte de la matriz en materiales de matriz pesados como el acero y el hierro. Además, al medir el carbono en acero con un fluorómetro de rayos X, si la superficie de la muestra molida se mide 10 veces de forma continua, se puede encontrar que el valor del contenido de carbono aumenta continuamente. Por lo tanto, la aplicación de este método no es tan amplia como los dos primeros.
Titulación no acuosa
La titulación no acuosa es un método de titulación en un solvente no acuoso. El método puede valorar algunos ácidos y bases débiles que no podrían valorarse en una solución acuosa. El ácido carbónico producido por el CO2 en una solución acuosa es menos ácido y se puede valorar con precisión seleccionando diferentes reactivos orgánicos.
El siguiente es un método común de titulación no acuosa:
(1) Muestras por analizador de carbono y azufre que respaldan la combustión a alta temperatura del horno de combustión de arco.
(2) El gas de dióxido de carbono liberado por la combustión es absorbido por la reacción de solución de etanolamina, dióxido de carbono y etanolamina para producir ácido carboxílico de 2-hidroxietilamina relativamente estable.
(3) Use KOH para valorar una solución no acuosa.
El reactivo utilizado en este método es tóxico, la exposición a largo plazo afectará la salud humana y es difícil de operar, especialmente cuando el contenido de carbono es alto, la solución debe prepararse, un poco de atención correrá el carbono, dando como resultado resultados bajos. Los reactivos utilizados en la titulación no acuosa en su mayoría pertenecen a sustancias inflamables, y el experimento implica una operación de calentamiento a alta temperatura, por lo que el operador debe tener suficiente conciencia de seguridad.
Cromatografía
El detector de atomización de llama se usa junto con la cromatografía de gases, donde la muestra se calienta en hidrógeno y el gas emitido (p. ej., CH4 y CO) se detecta luego mediante el detector de atomización de llama: cromatografía de gases. Un usuario usó este método para probar la traza de carbono en hierro de alta pureza, el contenido fue de 4 g/g, el tiempo de análisis fue de 50 minutos.
Este método es adecuado para usuarios con muy bajo contenido de carbono y altos requisitos para los resultados de detección.
método electroquímico
Han introducido la aleación del usuario con bajo contenido de carbono se determina mediante el uso de análisis potencial: la muestra de hierro después de la oxidación en horno de inducción, utilizando carbonato de potasio de electrolito sólido determinación electroquímica del análisis de celda de concentración de producto gaseoso, midiendo así la concentración de carbono, este método es especialmente adecuado para la determinación de la concentración muy baja de carbono, pero cambiando la composición del gas de referencia y la tasa de oxidación del análisis de sensibilidad y precisión de control de muestra.
Este método rara vez se usa en la práctica y en su mayoría permanece en la etapa de investigación experimental.
Análisis en línea
En el proceso de refinación del acero, a menudo es necesario controlar en tiempo real el contenido de carbono en el acero fundido en el horno de vacío. Algunos estudiosos de la industria metalúrgica han presentado un ejemplo del uso de la información del gas residual para estimar la concentración de carbono: utilizando el consumo, la concentración y el caudal de oxígeno y argón en el recipiente de vacío durante el proceso de descarburación, el contenido de carbono en se estimó el acero fundido.
También existen métodos desarrollados por el usuario e instrumentos relacionados para la determinación rápida de trazas de carbono en el acero fundido: el gas portador se bombea al acero fundido y el carbono oxidado del gas portador se usa para estimar el contenido de carbono del acero fundido.
Un método de análisis en línea similar es adecuado para la gestión de calidad y el control del rendimiento en el proceso de fabricación de acero.
