专利名称：电炉炼钢遥感分析的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种电炉炼钢遥感分析的设计，它属于冶金技术领域。
钢铁生产的大型化、高速化和连续化要求及时地得到钢水内各种元素成份的测定结果。离线化验的速度、准确度、精密度以及同时测定元素的数目等已满足不了钢铁生产的需要。在发达国家由于研究经费比较充足，科学技术比较先进，近十多年间，付出了巨大的人力物力研究炼钢在线分析，即在冶炼进行的同时，时时刻刻能够得到钢水多元素的测定结果，从而可以随时指导炼钢过程，并在各元素测定结果合格时，准确地判定冶炼的终点。目前，已取得实验室阶段性成果的有以下四种方式1.分析钢液产生的发射光谱。a)火花放电法。日本神户钢铁公司在真空熔炼炉的液态金属上部安装了一个钨电极，在氩气中通过火花放电使钢液激发，再用光导纤维将光送至分光器，在线地分析钢铁中硅(ほガ、铁と钢，1985，71，A125)。这种方法的主要缺点是对波长短于260nm的紫外区吸收严重，所以不能用于分析碳、磷、硫等极具重要测定价值的元素。b)也有用激光激发钢水，用光导纤维传送谱线的。其缺点与a)中所述相同。c)利用吹氧着火点附近2600℃的高温进行锰的光谱分析，也使用了光导纤维传送谱线。2.分析生成的微粒。a)利用激光照射于钢液表面，得到微粒的生成量为3mg/min，用氩气输送这些生成的微粒至ICP发射光谱仪。b)直接向钢水中通氩气，将生成的微粒送到ICP发射光谱仪。c)火花放电法，利用火花放电生成微粒，然后进行ICP光谱分析，这种方法的缺点是设备复杂，输微粒管道易沉着微粒。3.分析生成的化合物，向钢液中通氯气、氧气等，使钢液中的组成元素生成氯化物或氧化物，再送至ICP光谱仪进行分析。这种方法的缺点是同时测定的元素少，且多元素之间的相互干扰较大。4.分析废气粉尘。利用氩气流将电炉或转炉的烟尘引入原子吸收分析装置，测定Mn/Fe的吸光度之比和锰含量之间的关系。该方法目前仅限于测定钢水中锰。
在1957年，开始尝试采用一种在线且同时测定钢水中多种元素。前苏联曾把原子发射光谱仪安装在电炉附近，对电炉中钢液发出的光进行了发射光谱分析，由于没能得到准确度、精密度合格的数据而失败。失败的原因是光谱仪离电炉太近，粉尘和震动的环境不适于进行分析测定工作。
综上所述，还没有一种方法在满足准确度、精密度的前提下能够同时地进行钢水内多元素的在线分析。[高鸿主编，《分析化学前沿》，科学出版社，1991，第319页；《冶金分析》，1994，14(2)35；《冶金分析》，1992，12(1)33)]
本发明的目的是设计一种能同时测定电炉炼钢过程中多种元素的遥感分析方法，它即可以实时地指示炼钢过程中钢液各种组分的含量，以指导整个炼钢过程，并及时地指示炼钢的终点，节省冶炼时间，从而提高钢的产量和质量。
为实现本发明，所采取的技术措施是本发明是对电炉直接光谱分析的一种改进，它的要点是在于，将摄谱用的原子发射光谱仪安装在距炼钢电炉比较远的位置(10米以外)，从而可以完全避免震动和粉尘的干扰。同天文学上测量离地球几十亿光年星体的谱线的原理相同，把原子发射光谱仪的准光镜对准(或通过反光聚光镜对准)电炉中电弧弧焰中心。钢水中的每一种成份都能在电弧弧焰中被激发，从而发射出特征谱线用于定量分析。
本发明还可应用于其它电炉冶炼的在线遥感分析。
与现有炉前分析技术，包括正在研究尚未实施的技术方案相比，本发明有以下几方面的优点1.设计方案简单，投资少，易于研制和实施。在研制和实施过程中对炼钢过程干扰最小。
2.采样量大，从而准确度高。
3.能够进行钢水中同时测定的元素的数量是最多的，除了与电极相同的元素以外，在原理上钢水中的所有元素都可以测定，这样就减免了由于各种元素所分别使用的分析方法之间的方法误差，从这一方面又使测定的准确度有所提高。
4.通过遥感手段实现了在线分析，实现了对炼钢全过程的有效控制，从而提高了钢的质量。由于能够同时测定的元素最多，进一步节省了炉前化验的时间，从而提高了钢的产量，降低了炼钢成本。
本发明的附图及图面说明如下
图1是电炉炼钢遥感分析测试示意图，其中1是电炉炉体；2是炼钢用电极，也是分析测试用的激发光源电极；3是弧焰； 4是钢水；5是窥视孔，也是摄谱用光的出光孔；6是用于遥感分析的光线；7是凹型聚光反光镜，用于调整入射光线的角度并起到聚光的作用；8是光谱仪；9是计算机；10是记录输出结果的仪器；11是屏蔽管道；12是化验室；13是电炉冶炼用的电源，也是摄谱用的激发电源；14表示接地。
实施例下面结合附图对本发明作进一步详述如图1所示，从弧焰(3)射出来的部分光线(6)经窥视孔(5)经聚光反光镜(7)到达摄谱仪(8)，从而进行多元素的同时测定。光线(6)是在屏蔽管道(11)中运行的，这样可以克服粉尘对测量的干扰，避免氧、水气、对磷、氧、碳等谱的吸收，并保护反射镜表面的清洁。屏蔽管道中充以合适的气体，如氮气、氩气等。
权利要求
1.一种利用原子发射光谱仪的电炉炼钢遥感分析，其特征在于在距电炉≥10米的位置，放置摄谱用的原子发射光谱仪，并把原子发射光谱仪的准光镜对准(或通过反光聚光镜对准)电炉中电弧弧焰中心；从弧焰(3)发射的光线(6)经窥视孔(5)经聚光镜(7)到达摄谱仪(8)；光线(6)是在屏蔽管道(11)中运行的，屏蔽管道中充有氮或氩等合适气体。
2.按权利要求1所述的电炉炼钢遥感分析，其特征在于也可用于其它金属的电冶炼过程。
全文摘要
本发明公开了一种电炉炼钢遥感分析的设计。设计了一种能在线同时测定电炉炼钢过程中多种元素的遥感分析方法，它是将摄谱用的原子发射光谱仪安装在距炼钢电炉10米以外，完全避免了震动和粉尘的干扰。把原子发射光谱仪的准光镜对准(或通过反光聚光镜)电炉中电弧弧焰中心，可实时地指示炼钢过程中各种组份的含量和炼钢终点，有利于提高钢的产量和质量。
文档编号G01N21/71GK1131743SQ9510310
公开日1996年9月25日 申请日期1995年3月17日 优先权日1995年3月17日
发明者孟凡昌 申请人:孟凡昌