강철의 탄소 함량을 결정하는 7가지 방법

금속 및 복합 재료의 개발 및 적용에는 종종 효과적인 제어와 탄소 및 황 함량의 정확한 측정이 필요합니다. 금속재료 중의 탄소는 주로 유리탄소, 고용체탄소, 결합탄소, 기체탄소, 표면보호침탄, 피복유기탄소 등의 형태로 존재한다.

 

현재 금속의 탄소 함량을 분석하는 주요 방법에는 연소법, 방출 분광법, 가스 체적법, 비 수용액 적정법, 적외선 흡수법 및 크로마토그래피가 있습니다. 각 측정 방법의 적용 가능성과 탄소의 존재, 산화 중 탄소가 완전히 방출될 수 있는지 여부, 블랭크 값 등과 같은 측정 결과에 대한 많은 요인의 영향으로 인해 동일한 방법의 정확도는 다른 상황. 이 기사는 현재의 분석 방법, 시료 처리, 사용되는 기기 및 금속 내 탄소의 응용 분야를 요약합니다.

 

1. 적외선 흡수 방식.

적외선 흡수법을 기반으로 개발된 연소적외선 흡수법은 탄소(및 황)의 정량 분석에 특화된 방법에 속합니다.

원리는 샘플을 산소 스트림에서 연소시켜 CO2를 생성하는 것입니다. 특정 압력 하에서 적외선에서 CO2가 흡수하는 에너지는 농도에 정비례합니다. 따라서 CO2 가스가 적외선 흡수체를 통과하기 전과 후의 에너지 변화를 측정하여 탄소 함량을 계산할 수 있습니다.

 

최근에는 적외선 가스 분석 기술이 비약적으로 발전하면서 고주파 유도 가열 연소와 적외선 분광 흡수 원리를 이용한 다양한 분석 기기들도 급속히 등장하고 있다. 고주파 연소 적외 흡수법을 사용하여 탄소 및 황을 측정하기 위해서는 일반적으로 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다: 시료의 건조도, 전자파 감수성, 기하학적 크기, 시료 크기, 유형, 비율, 첨가 순서 및 플럭스 양, 블랭크 값 설정 등

이 방법의 장점은 정확한 정량화와 더 적은 간섭 항입니다. 탄소 함량 정확도에 대한 요구 사항이 높고 생산 중에 테스트할 시간이 충분한 사용자에게 적합합니다.

 

2. 방출 분광법

요소가 열적 또는 전기적으로 여기되면 바닥 상태에서 여기 상태로 전환되고 여기 상태는 자발적으로 바닥 상태로 돌아갑니다. 들뜬 상태에서 바닥 상태로 돌아가는 과정에서 각 원소의 특성 스펙트럼선이 해제되며 특성 스펙트럼선의 강도에 따라 그 함유량이 결정될 수 있습니다.

 

야금 산업에서는 생산이 시급하기 때문에 탄소 함량뿐만 아니라 단시간에 용광로 물의 모든 주요 원소 함량을 분석해야 합니다. Spark 직접 판독 방출 분광계는 안정적인 결과를 신속하게 얻을 수 있는 능력으로 인해 업계에서 선호되는 선택이 되었습니다. 그러나 이 방법에는 샘플 준비에 대한 특정 요구 사항이 있습니다.

예를 들어, 스파크 분광법을 사용하여 주철 시료를 분석할 때 유리 흑연이 없는 탄화물 형태의 표면 탄소를 분석해야 합니다. 그렇지 않으면 분석 결과에 영향을 미칩니다. 일부 사용자는 얇은 샘플의 빠른 냉각 및 우수한 백화 특성을 이용하고 샘플을 얇은 조각으로 만든 후 스파크 분광 분석으로 주철의 탄소 함량을 결정합니다.

스파크 분광법을 사용하여 탄소강 선형 샘플을 분석할 때 샘플을 엄격하게 처리하고 작은 샘플 분석 고정구를 사용하여 분석을 위해 스파크 스테이지에 "수직" 또는 "평평"하게 배치하여 정확도를 향상시켜야 합니다. 분석.

 

3.파장분산형 X선법

파장 분산형 X선 분석기는 여러 요소를 신속하고 동시에 결정할 수 있습니다.

X선 여기에서 측정된 원소 원자의 내부 전자는 에너지 준위 전이를 겪고 2차 X선(즉, X선 형광)을 방출합니다. WDXRF(Wavelength Dispersive X-ray Fluorescent Spectrometer)는 결정을 사용하여 빛을 분리한 다음 검출기에서 회절된 특징적인 X-선 신호를 수신하는 장치입니다. 분광 결정과 조절기가 동시에 움직이며 연속적으로 회절각을 변화시키면 시료의 여러 원소에서 발생하는 특성 X선의 파장과 세기를 얻을 수 있어 정성 및 정량 분석에 활용할 수 있다. 이러한 유형의 계측기는 1950년대에 개발되었으며 복잡한 시스템에서 여러 구성 요소를 동시에 결정할 수 있는 기능으로 인해 주목을 받았습니다. 특히 지질학 분야에서 이 장비는 연속적으로 구성되어 분석 속도를 크게 향상시키고 중요한 역할을 합니다.

그러나 경원소 탄소는 특성 방사선의 긴 파장, 낮은 형광 수율, 강철과 같은 무거운 매트릭스 재료의 매트릭스에 의한 탄소 특성 방사선의 상당한 흡수 및 감쇠로 인해 탄소의 XRF 분석에서 특정 어려움을 종종 제기합니다. 또한 X선 형광기기를 이용하여 철강 내 탄소를 측정할 때 분쇄된 시료 표면을 10회 연속 측정하면 탄소 함량 값이 지속적으로 증가하는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 이 방법의 적용 범위는 처음 두 가지만큼 광범위하지 않습니다.

 

4. 비 수용액 적정법

비수용액 적정은 비수용매에서 적정하는 방법입니다. 이 방법은 산도와 알칼리도를 향상시키기 위해 적절한 용매를 선택하여 수용액에서 적정할 수 없는 특정 약산 및 염기를 적정할 수 있습니다. 수용액에서 CO2에 의해 생성된 탄산은 약산성이며 다른 유기 시약을 선택하여 정확하게 적정할 수 있습니다.

다음은 일반적으로 사용되는 비수성 적정 방법입니다.

① 탄소 황 분석기가 장착된 전기로에서 시료를 고온 연소시킨다.

② 연소 시 방출되는 이산화탄소 가스는 에탄올 에탄올아민 용액에 흡수되고, 이산화탄소는 에탄올아민과 반응하여 비교적 안정한 2-히드록시에틸아민 카르복실산을 생성한다.

③ 무수용액 적정에는 KOH를 사용한다.

이 방법에 사용되는 시약은 독성이 있으며 장기간 노출되면 인체 건강에 영향을 줄 수 있으며 작동하기 어렵습니다. 특히 탄소 함량이 높을 경우 용액을 사전 설정해야 하며 약간의 부주의로 인해 탄소 누출 및 낮은 결과가 발생할 수 있습니다. 비 수용액 적정에 사용되는 시약은 대부분 가연성이며 실험에는 고온 가열 작업이 포함됩니다. 작업자는 충분한 안전 의식을 가지고 있어야 합니다.

 

5.크로마토그래피

화염 분무 검출기는 가스 크로마토그래피와 결합하여 샘플을 수소 가스로 가열한 다음 방출된 가스(예: CH4 및 CO)를 화염 분무 검출기 가스 크로마토그래피 방법을 사용하여 검출합니다. 일부 사용자는 이 방법을 사용하여 4μG/g 함량의 고순도 철에서 미량의 탄소를 테스트하고 분석 시간은 50분입니다.

이 방법은 탄소 함량이 매우 낮고 검출 결과에 대한 요구 사항이 높은 사용자에게 적합합니다.

 

6. 전기화학적 방법

사용자는 합금의 저탄소 함량을 결정하기 위해 전위 분석 방법의 사용을 소개했습니다. 유도로에서 철 샘플을 산화시킨 후 탄산칼륨 고체 전해질로 구성된 전기 화학적 농축 셀을 사용하여 가스 생성물을 분석하여 탄소 농도를 결정했습니다. 이 방법은 특히 매우 낮은 농도의 탄소를 측정하는 데 적합하며 분석의 정밀도와 감도는 기준 가스 조성과 샘플의 산화 속도를 변경하여 제어할 수 있습니다.

이 방법은 실제 적용이 거의 없으며 대부분 실험적 연구 단계에 있습니다.

 

7. 온라인 분석 방법

강철을 정련할 때 진공로에서 용강의 탄소 함량을 실시간으로 제어해야 하는 경우가 많습니다. 금속산업의 일부 학자들은 탄소농도를 추정하기 위해 배기가스의 정보를 이용하는 예를 소개했다. 진공 탈탄소 공정에서 아르곤.

또한 용강 내 미량 탄소를 신속하게 측정하기 위한 방법 및 관련 기기를 개발한 사용자도 있습니다. 운반 가스는 용강에 불어넣고 용강의 탄소 함량은 운반 가스의 산화 탄소에서 추정됩니다.

유사한 온라인 분석 방법을 제강 생산 공정의 품질 관리 및 성능 관리에 적용할 수 있습니다.