स्टील में कार्बन सामग्री का निर्धारण कैसे करें?

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स्टील को परिष्कृत करने की प्रक्रिया में, वैक्यूम भट्टी में पिघले हुए स्टील में कार्बन सामग्री को अक्सर वास्तविक समय में नियंत्रित किया जाता है। धातुकर्म उद्योग में कुछ विद्वानों ने कार्बन सांद्रता का अनुमान लगाने के लिए अपशिष्ट गैस की जानकारी का उपयोग करने का एक उदाहरण पेश किया है: वैक्यूम डिकार्बराइजेशन की प्रक्रिया के दौरान वैक्यूम पोत में ऑक्सीजन और आर्गन की खपत, एकाग्रता और प्रवाह दर का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया गया था। पिघले हुए स्टील में कार्बन की मात्रा।

पिघले हुए स्टील में ट्रेस कार्बन के तेजी से निर्धारण के लिए उपयोगकर्ता द्वारा विकसित तरीके और संबंधित उपकरण भी हैं: वाहक गैस को पिघले हुए स्टील में पंप किया जाता है और वाहक गैस से ऑक्सीकृत कार्बन का उपयोग पिघले हुए स्टील की कार्बन सामग्री का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। एक समान ऑन-लाइन विश्लेषण पद्धति इस्पात निर्माण प्रक्रिया में गुणवत्ता प्रबंधन और प्रदर्शन नियंत्रण के लिए उपयुक्त है।

अवरक्त अवशोषण

अवरक्त अवशोषण विधि पर आधारित दहन अवरक्त अवशोषण विधि कार्बन (और सल्फर) के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए विशेष विधि से संबंधित है।

सिद्धांत CO2 उत्पन्न करने के लिए ऑक्सीजन प्रवाह में नमूने को जलाना है। कुछ दबाव में, CO2 द्वारा अवशोषित ऊर्जा इसकी सांद्रता के सीधे आनुपातिक होती है। इसलिए, कार्बन सामग्री की गणना अवरक्त अवशोषक के माध्यम से बहने से पहले और बाद में CO2 गैस के ऊर्जा परिवर्तन को मापकर की जा सकती है।

हाल के वर्षों में, इन्फ्रारेड गैस विश्लेषण तकनीक तेजी से विकसित हुई है, और उच्च आवृत्ति प्रेरण ताप दहन और अवरक्त स्पेक्ट्रम अवशोषण के सिद्धांतों का उपयोग करने वाले विभिन्न विश्लेषणात्मक उपकरण भी तेजी से दिखाई देते हैं। उच्च आवृत्ति दहन अवरक्त अवशोषण विधि द्वारा कार्बन और सल्फर के निर्धारण के लिए, निम्नलिखित कारकों पर आम तौर पर विचार किया जाना चाहिए: नमूना सूखापन, विद्युत चुम्बकीय संवेदनशीलता, ज्यामितीय आकार, नमूना आकार, प्रकार, अनुपात, अतिरिक्त आदेश और प्रवाह की मात्रा, की सेटिंग खाली मूल्य, आदि।

विधि में मात्रात्मक सटीकता और कम हस्तक्षेप के फायदे हैं। कार्बन सामग्री सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले उपयोगकर्ताओं के लिए उपयुक्त है और उत्पादन के दौरान परीक्षण के लिए पर्याप्त समय है।

उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री

जब कोई तत्व गर्मी या बिजली से उत्तेजित होता है, तो वह जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में बदल जाएगा, जो स्वतः ही जमीनी अवस्था में वापस आ जाएगी। उत्तेजित अवस्था से जमीनी अवस्था में लौटने की प्रक्रिया में, प्रत्येक तत्व की विशेषता वर्णक्रमीय रेखाएँ निकलती हैं, और उनकी सामग्री को विशेषता वर्णक्रमीय रेखाओं की ताकत के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।

धातुकर्म उद्योग में, उत्पादन की तात्कालिकता के लिए बहुत ही कम समय में, न केवल कार्बन सामग्री, बल्कि पानी में सभी प्रमुख तत्वों के विश्लेषण की आवश्यकता होती है। स्पार्क डायरेक्ट रीडिंग एमिशन स्पेक्ट्रोमीटर अपने तेज और स्थिर परिणामों के कारण इस उद्योग में पहली पसंद बन गया है। हालांकि, नमूना तैयार करने के लिए इस पद्धति की विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।

उदाहरण के लिए, स्पार्क स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा कच्चा लोहा के नमूनों का विश्लेषण करते समय, यह आवश्यक है कि विश्लेषण की सतह पर कार्बन कार्बाइड के रूप में हो, और कोई मुक्त ग्रेफाइट नहीं पाया जा सकता है, अन्यथा, विश्लेषण के परिणाम प्रभावित होंगे। तेजी से ठंडा करने और अच्छी सफेदी की विशेषताओं का उपयोग करके नमूना को पतले खंड में बनाने के बाद कच्चा लोहा में कार्बन सामग्री स्पार्क स्पेक्ट्रम विश्लेषण विधि द्वारा निर्धारित की गई थी।

स्पार्क स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा कार्बन स्टील वायर के नमूनों का विश्लेषण करते समय, नमूनों को सख्ती से संसाधित किया जाना चाहिए और विश्लेषण की सटीकता में सुधार के लिए नमूनों को छोटे नमूना विश्लेषण जुड़नार के साथ स्पार्क टेबल "ईमानदार" या "फ्लैट" पर रखा जाना चाहिए।

उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री

उदाहरण के लिए, स्पार्क स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा कच्चा लोहा के नमूनों का विश्लेषण करते समय, यह आवश्यक है कि विश्लेषण की सतह पर कार्बन कार्बाइड के रूप में हो, और कोई मुक्त ग्रेफाइट नहीं मिल सकता है, अन्यथा विश्लेषण के परिणाम प्रभावित होंगे। कास्ट आयरन में कार्बन सामग्री को स्पार्क स्पेक्ट्रम विश्लेषण विधि द्वारा निर्धारित किया गया था, जिसके बाद नमूना को तेजी से ठंडा करने और अच्छी सफेदी की विशेषताओं का उपयोग करके एक पतले खंड में बनाया गया था। तरंग दैर्ध्य फैलाव एक्स-रे विधि

तरंग दैर्ध्य फैलाव एक्स-रे विश्लेषक कई तत्वों के तेजी से एक साथ निर्धारण की अनुमति देते हैं।

एक्स-रे उत्तेजना के तहत, परीक्षण के तहत तत्व के परमाणुओं के आंतरिक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर के संक्रमण से गुजरते हैं और द्वितीयक एक्स-रे (यानी, एक्स-रे प्रतिदीप्ति) का उत्सर्जन करते हैं। वेवलेंथ डिस्पर्सिव एक्स-रे फ्लोरेसेंस स्पेक्ट्रोमीटर (WDXRF) एक विशिष्ट एक्स-रे सिग्नल है जो क्रिस्टल विभाजन के बाद एक डिटेक्टर द्वारा विवर्तित होता है। यदि स्पेक्ट्रोमीटर और नियंत्रक समकालिक रूप से चलते हैं और विवर्तन कोण को लगातार बदलते हैं, तो नमूने में विभिन्न तत्वों द्वारा उत्पन्न विशेषता एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य और तीव्रता प्राप्त की जा सकती है, जिस पर गुणात्मक विश्लेषण और मात्रात्मक विश्लेषण किया जा सकता है। इस तरह के उपकरण का निर्माण 1950 के दशक में किया गया था, और इसने बहुत ध्यान आकर्षित किया क्योंकि यह जटिल प्रणालियों के बहु-घटक एक साथ निर्धारण कर सकता था। विशेष रूप से भूवैज्ञानिक विभागों में, इस तरह के उपकरण क्रमिक रूप से सुसज्जित थे, जिसने विश्लेषण की गति में काफी सुधार किया और महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

तरंग दैर्ध्य फैलाव एक्स-रे विधि

हालांकि, प्रकाश तत्व कार्बन का एक्सआरएफ विश्लेषण अक्सर इसकी विशेषता विकिरण की लंबी तरंग दैर्ध्य, कम प्रतिदीप्ति उपज, और स्टील और लोहे जैसे भारी मैट्रिक्स सामग्री में मैट्रिक्स द्वारा कार्बन विशेषता विकिरण के अवशोषण और क्षीणन के कारण मुश्किल होता है। इसके अलावा, एक्स-रे फ्लोरोमीटर के साथ स्टील में कार्बन को मापते समय, यदि जमीन के नमूने की सतह को लगातार 10 बार मापा जाता है, तो यह पाया जा सकता है कि कार्बन सामग्री का मूल्य लगातार बढ़ रहा है। इसलिए, इस पद्धति का अनुप्रयोग पहले दो की तरह व्यापक नहीं है।

अघुलनशील अनुमापन

गैर-जलीय अनुमापन एक गैर-जलीय विलायक में अनुमापन की एक विधि है। यह विधि कुछ कमजोर अम्लों और क्षारों का अनुमापन कर सकती है जिन्हें जलीय घोल में अनुमापन नहीं किया जा सकता है। एक जलीय घोल में CO2 द्वारा उत्पादित कार्बोनिक एसिड कम अम्लीय होता है और इसे विभिन्न कार्बनिक अभिकर्मकों का चयन करके सटीक रूप से शीर्षक दिया जा सकता है।

निम्नलिखित एक सामान्य गैर-जलीय अनुमापन विधि है:

(1) चाप दहन भट्टी उच्च तापमान दहन का समर्थन करने वाले कार्बन और सल्फर विश्लेषक द्वारा नमूने।

(2) दहन द्वारा जारी कार्बन डाइऑक्साइड गैस को इथेनॉलमाइन घोल, कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉलमाइन प्रतिक्रिया द्वारा अपेक्षाकृत स्थिर 2-हाइड्रॉक्सीएथाइल एमाइन कार्बोक्जिलिक एसिड का उत्पादन करने के लिए अवशोषित किया जाता है।

(3) गैर-जलीय विलयन का अनुमापन करने के लिए KOH का प्रयोग करें।

इस पद्धति में उपयोग किया जाने वाला अभिकर्मक विषाक्त है, लंबे समय तक जोखिम मानव स्वास्थ्य को प्रभावित करेगा, और इसे संचालित करना मुश्किल होगा, खासकर जब कार्बन सामग्री अधिक हो, तो समाधान तैयार किया जाना चाहिए, थोड़ा ध्यान कार्बन चलाएगा, जिसके परिणामस्वरूप कम परिणाम होंगे। गैर-जलीय अनुमापन में उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मक ज्यादातर ज्वलनशील पदार्थों से संबंधित होते हैं, और प्रयोग में उच्च तापमान हीटिंग ऑपरेशन शामिल होता है, इसलिए ऑपरेटर के पास पर्याप्त सुरक्षा चेतना होनी चाहिए।

क्रोमैटोग्राफी

फ्लेम एटमाइज़ेशन डिटेक्टर का उपयोग गैस क्रोमैटोग्राफी के संयोजन में किया जाता है, जहाँ नमूना को हाइड्रोजन में गर्म किया जाता है और उत्सर्जित गैस (जैसे, CH4 और CO) का पता फ्लेम एटमाइज़ेशन डिटेक्टर - गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा लगाया जाता है। एक उपयोगकर्ता ने उच्च शुद्धता वाले लोहे में ट्रेस कार्बन का परीक्षण करने के लिए इस पद्धति का उपयोग किया, सामग्री 4 ग्राम / ग्राम थी, विश्लेषण का समय 50 मिनट था।

यह विधि बहुत कम कार्बन सामग्री वाले उपयोगकर्ताओं के लिए उपयुक्त है और परिणामों का पता लगाने के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं।

विद्युत रासायनिक विधि

कम कार्बन सामग्री के साथ उपयोगकर्ता मिश्र धातु पेश किया है संभावित विश्लेषण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है: प्रेरण भट्ठी में ऑक्सीकरण के बाद लोहे का नमूना, गैसीय उत्पाद एकाग्रता सेल विश्लेषण के ठोस इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रोकेमिकल निर्धारण के पोटेशियम कार्बोनेट का उपयोग करके, इस प्रकार कार्बन की एकाग्रता को मापना, यह विधि है विशेष रूप से कार्बन की बहुत कम सांद्रता के निर्धारण के लिए उपयुक्त है, लेकिन संदर्भ गैस संरचना और नमूना नियंत्रण सटीकता और संवेदनशीलता विश्लेषण के ऑक्सीकरण दर को बदलकर।

इस पद्धति का प्रयोग शायद ही कभी अभ्यास में किया जाता है और ज्यादातर प्रयोगात्मक अनुसंधान चरण में रहता है।

ऑनलाइन विश्लेषण

स्टील को परिष्कृत करने की प्रक्रिया में, वास्तविक समय में वैक्यूम भट्टी में पिघले हुए स्टील में कार्बन सामग्री को नियंत्रित करना अक्सर आवश्यक होता है। धातुकर्म उद्योग के कुछ विद्वानों ने कार्बन सांद्रता का अनुमान लगाने के लिए अपशिष्ट गैस की जानकारी का उपयोग करने का एक उदाहरण पेश किया है: डीकार्बराइजेशन की प्रक्रिया के दौरान निर्वात पोत में ऑक्सीजन और आर्गन की खपत, एकाग्रता और प्रवाह दर का उपयोग करना, कार्बन सामग्री में कार्बन सामग्री पिघले हुए स्टील का अनुमान लगाया गया था।

एक समान ऑन-लाइन विश्लेषण पद्धति इस्पात निर्माण प्रक्रिया में गुणवत्ता प्रबंधन और प्रदर्शन नियंत्रण के लिए उपयुक्त है।