冶金企業鋼鐵分析檢測的儀器化研究

劉 欣

（撫順特殊鋼股份有限公司，遼寧 撫順 113001）

1 鋼鐵分析檢測儀器的情況

早在1965年時，分析化學技術便獲得了一定的進步。因為激光和等離子體等技術的發展，分析化學在實驗和方法上產生了一些改變，出現了很多新的儀器設備。如今，一些企業甚至開始使用大型精密儀器，提高了鋼鐵分析檢測的效率。

過去的鋼鐵分析檢測，通常采用的是“濕法分析”，這種分析方法強度和穩定性低，而且容易產生誤差，甚至無法滿足使用需求。如今很多冶金企業都采用了光電直讀光譜儀、X熒光光譜儀，對儀器進行了改進。該類儀器借助物理電能進行激發，從而促使試樣中化學元素原子能形成各種光譜，最終使其轉變為電信號[1]。

2 鋼材檢測分析儀器化的優勢

2.1 快速化

儀器分析可以同時對不同的元素進行檢測，直讀光譜法在爐前分析的過程中，短時間便可以了解鋼鐵中30種不同元素的情況，從而方便在鋼鐵生產過程中進行控制，提高煉鋼的效率。

此外，儀器分析對樣品進行處理，比化學分析更加簡單，能提升分析速度。將儀器化分析方法用在鋼鐵檢測中，促使試樣備至過程更加簡單。試樣僅僅需要簡單的拋光加工即可，取消了手工分析法中很多的繁瑣流程，比如比色分析、化學分析、人工處理等。

因為在儀器分析法中采用了先進的信息技術，所以也提高了儀器運行的智能化程度，能完成自動進樣、自動校驗、數據處理、故障處理等方面的工作。

2.2 多功能

如今，分析儀器正在朝著智能化的方向發展，主要體現在這些方面：分析儀器和計算機技術、微電子技術進行結合，功能也越來越多。借助計算機控制器、數字模型來對參數進行采集、運算、統計、處理，促使分析儀器能更好的處理數據。此外，數字圖像處理系統促使分析儀器的數字圖像處理功能更加完善。分析儀器和其他技術結合，使得測試速度更快，分析試樣更加微量化。相信在將來，分析儀器還會朝著微型化、智能化、多功能化的方向發展。

過去的熱學、光學、電化學、色譜、光譜類分析技術逐漸從化學精密機械結構、人工操作模式轉變為光、機、電、算結合的先進模式。這種模式擁有自動診斷、自動管控、調節、智能化操控等功能。

多功能的配置模式，多功能計算機軟硬件一般包括了這些部分：曲線擬合、參數處理、參數分析、智能化控制、自動報警、通訊模塊等。同時，這些功能為分析檢測提供了更多的便利[2]。

2.3 靈活性強

一般情況下，化學分析法多用在常量分析中。但儀器分析法里除了X射線熒光分析被用在常量分析中，大多數儀器分析都被用在微量、痕量分析中。舉個例子，試樣里有ppm鐵，要用0.01標準溶液滴定，所消耗的標準液的體積僅僅只有0.3ml。因此，滴定管的滴定誤差大概是0.03ml，不能被用在容量分析中，更無法測定其中的微量鐵含量。然而采用鄰菲羅淋作為顯色劑，則能快速的對微量鐵進行比色測定。一般的比色法，相對靈活性是pp級（）。而質譜法、原子熒光法、氣相色譜法則能測ppb（），有些甚至可以達到測試ppb（）的程度。此外，電子探針法、激光光譜法的靈活度可以達到10-12g的程度。

儀器分析法所需要的試樣不多，比如紅外光譜法的試樣只需要3mg，質譜法的試樣僅僅需要10-12g。特別是電子探針法、離子探針法等，所需要的試樣更是非常少，僅僅需要對鋼鐵進行表面分析即可。

2.4 誤差小

光譜分析的相對誤差是5到19%，如果含量超過了1%，那么光譜度的準確度則非常低。如果含量低于0.1%，那么準確度則比化學分析法更高。該方法一般被用在微量分析、痕量分析方面。所以，光電直讀光譜儀可以被用在分析鋼鐵的化學成分中。

如果濃度范圍非常大，那么X熒光分析則能獲得較高的準確度。一般情況下，除了較輕的元素以外，不管是痕量還是常量，都可以進行分析。所以X熒光光譜分析儀普遍被用在生鐵以及其他礦類化學成分的分析中。

3 使用鋼鐵分析檢測儀器時產生的問題和對策

3.1 開發出方便使用的檢測儀器

如今，很多分析儀器和附屬機械的體積都很大，而且帶有微處理器、微機系統等。特別是聯用機更是由很多機器組成，比如色譜儀主要包括了質譜儀、色譜儀兩個部分，而離子探針分析儀則由質譜儀與等離子體設備所構成，電子探針分析儀則是由X射線光譜儀、顯微鏡所構成。這些設備非常昂貴，甚至需要從國外引進。在使用過程中，必須對這些儀器進行維護、保養，成本很高，所以這些儀器設備并未得到普及[3]。

因此，分析檢測儀器還具有較大的發展空間，需要進行一定的拓展。相關技術人員和研發人員要投入更多的精力，對產品進行開發、設計和改進，為鋼鐵分析檢測儀器的技術發展提供更大的助力。

3.2 儀器分析法和化學分析法互相配合

化學分析法的相對誤差可以被控制在0.2%以下，一些儀器分析法能達到化學分析法的準確程度，這些儀器分析法包括了庫侖滴定法、電重量法等。然而大多數儀器分析法都存在誤差，誤差范圍在±1%到5%之間，有時甚至會超過10%。盡管如此，這對于痕量、微量而言卻是合理的。舉個例子，如果測試得到的結果是：Cu的含量在17到22ppm之間，那么其和實際含量僅僅只差±2ppm。如果采用比色法測定出的相對誤差是±10%，則可以了解Cu的含量在18到23ppm之間，和真實含量僅僅只差±2ppm，也就是2%，所以分析結果被認為是滿足要求的。然而在進行常量分析的時候，很多儀器分析法因為存在較大的相對誤差，所以不合適被用在常量分析中。

因為儀器分析屬于一種相對分析法，很多儀器分析都要將化學純品作為樣品，這些化學樣品又需要化學分析法來了解其中的成分。在一些儀器分析法中，對樣品進行處理時要借助化學分析法來進行確定。采用全新的儀器分析法時，一般需要通過化學分析法來進行驗證。特別是分析復雜成分，更是需要將儀器分析法與化學分析法進行結合。舉個例子，分析主含量時要用到化學分析法，分析微量雜質時則要用到儀器分析法。所以，儀器分析法和化學分析法之間相得益彰，在運用過程中要取長補短、優勢互補。

3.3 建立專業技術團隊

為了促使儀器分析技術更加完善，也為了提高分析結果的準確性，要建立專業的技術團隊。整個團隊要涵蓋計算機技術人才、自動化技術人才、儀器維修人才等，這樣才能為鋼鐵分析檢測提供一定的技術保障。而且整個技術團隊要互相配合，共同協作，對儀器的問題和缺陷進行改進。此外，也要由化學分析人員對改進后的結果進行驗證，保障結果的準確度。通過這樣的方式，能推動儀器分析技術的大力發展[4]。

4 總結與體會

綜上所述，雖然冶金企業鋼鐵分析檢測的儀器化存在很多優勢，比如多功能、智能化、靈活性強等，但同時也產生了一些問題，這些問題不利于檢測工作的進行。只有促使儀器分析技術得到一定的完善，才能滿足冶金企業鋼鐵生產的需要。