اهمیت طیف‌سنج‌های نشر نوری در صنعت فولاد

طیف‌سنج نشر نوری به دلیل مزایای اصلی سرعت، دقت، کارایی و سازگاری با نمونه‌های فلزی، به تجهیزات آزمایش کلیدی و ضروری در کل زنجیره تولید در صنعت فولاد از دریافت مواد اولیه تا ارسال محصول نهایی تبدیل شده‌اند.

I. ذوب در جلوی کوره: کنترل ترکیب در لحظه برای جلوگیری از رد شدن دسته‌ای

هسته اصلی ذوب فولاد شامل تنظیم مواد اولیه (سنگ آهن، قراضه فولاد، عناصر آلیاژی) از طریق ذوب در دمای بالا (کنورتور، کوره الکتریکی، کوره تصفیه) برای دستیابی به مشخصات ترکیب (به عنوان مثال، محتوای C، Si، Mn، P، S، Cr، Ni) است. این فرآیند نیاز به پاسخگویی بسیار سریع و بلادرنگ دارد. عدم اصلاح سریع انحرافات ترکیب ممکن است کل کوره فولاد مذاب را غیرقابل استفاده کند و خسارات قابل توجهی را به بار آورد. نقش طیف‌سنج‌های نشر نوری در این فرآیند:

تجزیه و تحلیل سریع: از نمونه‌برداری فولاد مذاب (ریخته‌گری بلوک‌های آزمایشی کوچک)، سنگ‌زنی سطح، تا به دست آوردن نتایج، کل فرآیند تنها 30 ثانیه تا 2 دقیقه طول می‌کشد. این به طور قابل توجهی سریع‌تر از تجزیه و تحلیل شیمیایی سنتی (که به چندین ساعت نیاز دارد) است و کاملاً با «پنجره کنترل در زمان واقعی» فرآیند ذوب مطابقت دارد.

تشخیص همزمان چند عنصر: یک تحریک واحد، تجزیه و تحلیل همزمان بیش از ده عنصر حیاتی در فولاد (به عنوان مثال، C، Mn، Si، P، S، Cr، Ni، Mo) را امکان‌پذیر می‌کند و الزامات ترکیب را برای اکثر قریب به اتفاق گریدهای فولاد (فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ، فولاد مقاوم در برابر حرارت و غیره) پوشش می‌دهد.

آلیاژسازی هدایت‌شده: بر اساس نتایج تشخیص، مهندسان ذوب می‌توانند فوراً افزودن مواد آلیاژی (مانند افزودنی‌های کربن، آلیاژ سیلیکومنگنز، فروکروم) را تنظیم کنند تا اطمینان حاصل شود که ترکیب فولاد مذاب دقیقاً با گریدهای هدف مطابقت دارد (به عنوان مثال، فولاد Q235B نیاز به کنترل محتوای کربن در 0.12٪ -0.20٪، فسفر ≤0.045٪ دارد). این امر از عدم انطباق ترکیب در منبع جلوگیری می‌کند.

دوم. بازرسی مواد اولیه: کنترل کیفیت ورودی برای حذف خطرات ناشی از مواد بی‌کیفیت

نوسانات در ترکیب مواد اولیه برای تولید فولاد (قراضه فولاد، سنگ آهن، چدن، افزودنی‌های آلیاژی و غیره) مستقیماً بر پایداری فرآیندهای ذوب بعدی تأثیر می‌گذارد. اگر عناصر مضر (مثلاً فسفر یا گوگرد بیش از حد) یا عناصر آلیاژی (مثلاً کروم یا نیکل ناکافی) از حد مجاز در مواد اولیه تجاوز کنند، این امر نه تنها پیچیدگی ذوب را افزایش می‌دهد، بلکه ممکن است منجر به عدم رعایت استانداردهای کیفیت در محصولات نهایی نیز شود. ارزش اصلی طیف‌سنج‌های انتشار نوری:

غربالگری سریع مواد اولیه: امکان تشخیص سریع ترکیب اولیه و محتوای عناصر مضر در مواد فله ورودی (مانند قراضه فولاد، شمش چدن) را بدون پیش‌پردازش پیچیده (صرفاً نیاز به سنگ‌زنی برای حذف لایه‌های اکسید) فراهم می‌کند و در نتیجه انطباق با استانداردهای تدارکات را ارزیابی می‌کند.

کاهش خطرات مواد ترکیبی: به عنوان مثال، تشخیص قراضه درجه بالا (فسفر کم، گوگرد کم) از «قراضه درجه پایین» (عناصر مضر بالا)، یا شناسایی قراضه آلیاژی (مثلاً فولاد ضد زنگ حاوی کروم، نیکل) مخلوط با قراضه معمولی برای جلوگیری از خرابی‌های ذوب ناشی از استفاده نادرست از مواد.

کاهش هزینه‌های تدارکات: با تشخیص دقیق ترکیب مواد اولیه، از ضررهای هزینه‌ای ناشی از «ترکیب نادرست» (مثلاً محتوای ناکافی آلیاژ اعلام شده توسط تأمین‌کنندگان) جلوگیری می‌کند و در عین حال قیمت‌گذاری مبتنی بر داده را برای مواد اولیه ارائه می‌دهد.

III. کنترل کیفیت محصول نهایی: اطمینان از انطباق با استانداردها برای پشتیبانی از درجه‌بندی محصول و انطباق با مقررات

محصولات فولادی (صفحات، لوله‌ها، مقاطع، سیم‌ها و غیره) باید بر اساس کاربرد مورد نظر خود، از استانداردهای سختگیرانه صنعتی/بین‌المللی (مثلاً GB چین، ASTM آمریکا، DIN آلمان) پیروی کنند. گریدهای خاصی از فولاد دارای محدودیت‌های ترکیب عنصری دقیقی هستند (مثلاً فولاد ضد زنگ 304 به 18٪-20٪ کروم و 8٪-11٪ نیکل نیاز دارد). طیف‌سنج‌های انتشار نوری به عنوان "خط نهایی دفاع" برای کیفیت محصول نهایی عمل می‌کنند:

نمونه‌برداری دسته‌ای/بازرسی کامل: به صورت تصادفی از محصولات فولادی نهایی در خط تولید نمونه‌برداری کنید تا به سرعت بررسی کنید که آیا ترکیب آنها الزامات درجه هدف را برآورده می‌کند یا خیر، و اطمینان حاصل کنید که محصولات خروجی مطابق با استانداردها و واجد شرایط هستند.

تشخیص عناصر مضر ناچیز: برای فولادهای رده بالا (مانند خودرو، نیروگاه بادی، کاربردهای هسته‌ای)، کنترل دقیق عناصر مضر ناچیز (مانند P ≤ 0.02%، S ≤ 0.01%، یا As، Sn، Pb) ضروری است. طیف‌سنج‌های نشر نوری به محدودیت‌های تشخیص 0.0001%-0.01% (سطح ppm) دست می‌یابند که الزامات دقت بالا را برآورده می‌کند.

درجه‌بندی و قابلیت ردیابی محصول: داده‌های آنالیز طیفی، طبقه‌بندی کیفی محصولات نهایی (مثلاً درجه ۱، محصولات منطبق) را در حین ایجاد سوابق آزمایش ترکیب، امکان‌پذیر می‌سازد. این سوابق، مبنایی برای ردیابی کیفی بعدی، مانند ردیابی دسته‌های تولید در طول شکایات مشتری، فراهم می‌کنند.