स्टील में कार्बन सामग्री का निर्धारण करने के लिए सात तरीके

धातुओं और उनकी मिश्रित सामग्री के विकास और अनुप्रयोग में अक्सर प्रभावी नियंत्रण और कार्बन और सल्फर सामग्री के सटीक निर्धारण की आवश्यकता होती है। धातु सामग्री में कार्बन मुख्य रूप से मुक्त कार्बन, ठोस समाधान कार्बन और संयुक्त कार्बन के साथ-साथ गैसीय कार्बन और सतह संरक्षित कार्बराइजेशन और लेपित कार्बनिक कार्बन के रूप में मौजूद है।

 

वर्तमान में, धातुओं में कार्बन सामग्री का विश्लेषण करने के मुख्य तरीकों में दहन विधि, उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी, गैस वॉल्यूमेट्रिक विधि, गैर जलीय समाधान अनुमापन, अवरक्त अवशोषण विधि और क्रोमैटोग्राफी शामिल हैं। प्रत्येक माप विधि की प्रयोज्यता और माप परिणामों पर कई कारकों के प्रभाव के कारण, जैसे कि कार्बन की उपस्थिति, क्या ऑक्सीकरण के दौरान कार्बन पूरी तरह से जारी किया जा सकता है, रिक्त मान, आदि, एक ही विधि की सटीकता अलग-अलग होती है स्थितियों। यह लेख धातुओं में कार्बन के वर्तमान विश्लेषण विधियों, नमूना प्रसंस्करण, उपयोग किए गए उपकरणों और कार्बन के अनुप्रयोग क्षेत्रों का सारांश देता है।

 

1. इन्फ्रारेड अवशोषण विधि।

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

सिद्धांत सीओ 2 उत्पन्न करने के लिए ऑक्सीजन प्रवाह में नमूना जलाना है। एक निश्चित दबाव के तहत, अवरक्त विकिरण में CO2 द्वारा अवशोषित ऊर्जा सीधे इसकी एकाग्रता के समानुपाती होती है। इसलिए, अवरक्त अवशोषक के माध्यम से CO2 गैस प्रवाहित होने से पहले और बाद में ऊर्जा परिवर्तनों को मापकर, कार्बन सामग्री की गणना की जा सकती है।

 

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

इस पद्धति का लाभ सटीक परिमाणीकरण और कम हस्तक्षेप की शर्तें हैं। कार्बन सामग्री सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले उपयोगकर्ताओं के लिए उपयुक्त है और उत्पादन के दौरान परीक्षण के लिए पर्याप्त समय है।

 

2. उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी

जब कोई तत्व ऊष्मीय या विद्युत रूप से उत्तेजित होता है, तो वह जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में परिवर्तित हो जाएगा, और उत्तेजित अवस्था अनायास जमीनी अवस्था में लौट आएगी। उत्तेजित अवस्था से जमीनी अवस्था में लौटने की प्रक्रिया में, प्रत्येक तत्व की विशेषता वर्णक्रमीय रेखाएँ जारी की जाएंगी, और उनकी सामग्री को विशेषता वर्णक्रमीय रेखाओं की शक्ति के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।

 

धातुकर्म उद्योग में, उत्पादन की तात्कालिकता के कारण, केवल कार्बन सामग्री ही नहीं, बल्कि थोड़े समय में भट्ठी के पानी में सभी प्रमुख तत्वों की सामग्री का विश्लेषण करना आवश्यक है। स्पार्क डायरेक्ट रीडिंग एमिशन स्पेक्ट्रोमीटर तेजी से स्थिर परिणाम प्राप्त करने की क्षमता के कारण उद्योग में पसंदीदा विकल्प बन गया है। हालांकि, नमूना तैयार करने के लिए इस पद्धति की विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।

उदाहरण के लिए, स्पार्क स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए कच्चा लोहा के नमूनों का विश्लेषण करते समय, बिना ग्रेफाइट के कार्बाइड के रूप में सतह कार्बन का विश्लेषण करना आवश्यक है, अन्यथा यह विश्लेषण के परिणामों को प्रभावित करेगा। कुछ उपयोगकर्ता तेजी से ठंडा करने और पतले नमूनों की अच्छी सफेदी की विशेषताओं का लाभ उठाते हैं, और नमूनों को पतली स्लाइस में बनाने के बाद, कच्चा लोहा में कार्बन सामग्री स्पार्क स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण द्वारा निर्धारित की जाती है।

स्पार्क स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए कार्बन स्टील रैखिक नमूनों का विश्लेषण करते समय, नमूनों की सटीकता में सुधार करने के लिए, नमूनों को सख्ती से संसाधित करना और विश्लेषण के लिए स्पार्क स्टेज पर "ईमानदार" या "फ्लैट" रखने के लिए एक छोटे नमूना विश्लेषण स्थिरता का उपयोग करना आवश्यक है। विश्लेषण।

 

3. तरंग दैर्ध्य फैलाव एक्स-रे विधि

तरंग दैर्ध्य फैलाने वाला एक्स-रे विश्लेषक जल्दी और एक साथ कई तत्वों को निर्धारित कर सकता है।

एक्स-रे उत्तेजना के तहत, मापा तत्व 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 ऐसा उपकरण है जो प्रकाश को अलग करने के लिए क्रिस्टल का उपयोग करता है और फिर डिटेक्टर से विवर्तित विशिष्ट एक्स-रे सिग्नल प्राप्त करता है। यदि स्पेक्ट्रोस्कोपिक क्रिस्टल और नियंत्रक समकालिक रूप से चलते हैं और विवर्तन कोण को लगातार बदलते हैं, तो नमूने में विभिन्न तत्वों द्वारा उत्पन्न विशिष्ट एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य और तीव्रता प्राप्त की जा सकती है, जिसका उपयोग गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार के उपकरण को 1950 के दशक में विकसित किया गया था और इसने जटिल प्रणालियों में एक साथ कई घटकों को निर्धारित करने की अपनी क्षमता के कारण ध्यान आकर्षित किया है। विशेष रूप से भूवैज्ञानिक विभाग में, इस उपकरण को क्रमिक रूप से कॉन्फ़िगर किया गया है, विश्लेषण की गति में काफी सुधार हुआ है और एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।

हालांकि, प्रकाश तत्व कार्बन अक्सर विशेषता विकिरण की लंबी तरंग दैर्ध्य, कम प्रतिदीप्ति उपज, और स्टील जैसे भारी मैट्रिक्स सामग्री में मैट्रिक्स द्वारा कार्बन विशेषता विकिरण के महत्वपूर्ण अवशोषण और क्षीणन के कारण कार्बन के एक्सआरएफ विश्लेषण में कुछ कठिनाइयों का सामना करता है। इसके अलावा, एक्स-रे प्रतिदीप्ति उपकरण का उपयोग करके स्टील में कार्बन को मापते समय, यदि जमीन के नमूने की सतह को लगातार 10 बार मापा जाता है, तो यह देखा जा सकता है कि कार्बन सामग्री का मूल्य लगातार बढ़ रहा है। इसलिए, इस पद्धति का अनुप्रयोग दायरा पहले दो जितना व्यापक नहीं है।

 

4. गैर जलीय घोल अनुमापन विधि

गैर जलीय घोल अनुमापन गैर जलीय सॉल्वैंट्स में अनुमापन की एक विधि है। यह विधि कुछ कमजोर अम्लों और क्षारकों का अनुमापन कर सकती है, जिन्हें उनकी अम्लता और क्षारीयता को बढ़ाने के लिए उपयुक्त सॉल्वैंट्स का चयन करके जलीय घोल में अनुमापित नहीं किया जा सकता है। जलीय घोल में CO2 द्वारा उत्पन्न कार्बोनिक एसिड में कमजोर अम्लता होती है, और विभिन्न कार्बनिक अभिकर्मकों का चयन करके इसका सटीक रूप से अनुमापन किया जा सकता है।

निम्नलिखित आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली गैर जलीय अनुमापन विधि है:

① नमूना कार्बन सल्फर विश्लेषक से लैस इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में उच्च तापमान दहन के अधीन है।

② दहन से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड गैस को इथेनॉल इथेनॉलमाइन समाधान द्वारा अवशोषित किया जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड इथेनॉलमाइन के साथ प्रतिक्रिया करके अपेक्षाकृत स्थिर 2-हाइड्रॉक्सीएथाइलमाइन कार्बोक्जिलिक एसिड उत्पन्न करता है।

③ गैर जलीय समाधान अनुमापन के लिए KOH का प्रयोग करें।

इस पद्धति में उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मक जहरीले होते हैं, लंबे समय तक जोखिम मानव स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकता है, और इसे संचालित करना मुश्किल होता है। विशेष रूप से जब कार्बन सामग्री अधिक होती है, तो समाधान को पूर्व निर्धारित करना आवश्यक होता है, और थोड़ी सी लापरवाही से कार्बन रिसाव और कम परिणाम हो सकते हैं। गैर-जलीय समाधान अनुमापन में उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मक ज्यादातर ज्वलनशील होते हैं, और प्रयोग में उच्च तापमान वाले हीटिंग ऑपरेशन शामिल होते हैं। ऑपरेटरों को पर्याप्त सुरक्षा जागरूकता होनी चाहिए।

 

5. क्रोमैटोग्राफी

फ्लेम एटमाइजेशन डिटेक्टर को गैस क्रोमैटोग्राफी के साथ जोड़कर हाइड्रोजन गैस में सैंपल को गर्म किया जाता है, और फिर फ्लेम एटमाइजेशन डिटेक्टर गैस क्रोमैटोग्राफी विधि का उपयोग करके रिलीज गैसों (जैसे CH4 और CO) का पता लगाया जाता है। कुछ उपयोगकर्ता उच्च शुद्धता वाले लोहे में कार्बन की ट्रेस मात्रा का परीक्षण करने के लिए इस विधि का उपयोग करते हैं, जिसमें 4 μ जी / जी की सामग्री होती है, विश्लेषण का समय 50 मिनट होता है।

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

 

6. विद्युत रासायनिक विधि

एक उपयोगकर्ता ने मिश्र धातुओं में कम कार्बन सामग्री निर्धारित करने के लिए संभावित विश्लेषण पद्धति का उपयोग शुरू किया: प्रेरण भट्टी में लोहे के नमूनों के ऑक्सीकरण के बाद, कार्बन की एकाग्रता निर्धारित करने के लिए पोटेशियम कार्बोनेट ठोस इलेक्ट्रोलाइट से बने इलेक्ट्रोकेमिकल एकाग्रता सेल का उपयोग करके गैस उत्पादों का विश्लेषण किया गया। यह विधि बहुत कम सांद्रता वाले कार्बन के निर्धारण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, और संदर्भ गैस संरचना और नमूने की ऑक्सीकरण दर को बदलकर विश्लेषण की सटीकता और संवेदनशीलता को नियंत्रित किया जा सकता है।

इस पद्धति के कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं और अधिकतर प्रायोगिक अनुसंधान चरण में है।

 

7.ऑनलाइन विश्लेषण पद्धति

स्टील को रिफाइन करते समय, वास्तविक समय में वैक्यूम फर्नेस में पिघला हुआ स्टील में कार्बन सामग्री को नियंत्रित करना अक्सर आवश्यक होता है। धातुकर्म उद्योग के कुछ विद्वानों ने कार्बन सांद्रता का अनुमान लगाने के लिए निकास गैस की जानकारी का उपयोग करने का एक उदाहरण पेश किया है: पिघले हुए स्टील में कार्बन सामग्री का अनुमान ऑक्सीजन की खपत और वैक्यूम कंटेनर में एकाग्रता और ऑक्सीजन की प्रवाह दर और वैक्यूम डीकार्बोनाइजेशन प्रक्रिया में आर्गन।

ऐसे उपयोगकर्ता भी हैं जिन्होंने पिघले हुए स्टील में ट्रेस कार्बन के तेजी से निर्धारण के लिए तरीके और संबंधित उपकरण विकसित किए हैं: वाहक गैस को पिघले हुए स्टील में उड़ाया जाता है, और पिघले हुए स्टील में कार्बन सामग्री का अनुमान वाहक गैस में ऑक्सीकृत कार्बन से लगाया जाता है।

स्टीलमेकिंग उत्पादन प्रक्रिया में गुणवत्ता प्रबंधन और प्रदर्शन नियंत्रण के लिए इसी तरह के ऑनलाइन विश्लेषण के तरीके लागू होते हैं।