王營龍，李 海

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

冷軋鋼板運(yùn)用于汽車制造業(yè)中的本質(zhì)在于其成形的性能，因此鋼之中的碳含量要求都極低。諸如DC系列的冷軋低碳鋼板，其甚至要求0.10%以內(nèi)的WC值，而針對(duì)特深沖，抑或是超深沖的DC05、DC06鋼板，其WC數(shù)值要保證在0.008%以內(nèi)。根據(jù)日常檢測(cè)踐和國內(nèi)鋼企提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)際的碳含量水平較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值低得多，鋼板產(chǎn)品成分分析中，經(jīng)濟(jì)、快捷和準(zhǔn)確的方法是直讀光譜分析[1]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

光譜儀運(yùn)用的是ARL4460型光電直讀，光源形式為CCS，針狀鎢電極4＞30mm頂角90°，設(shè)置3mm的分析間隙；銑樣機(jī)選取的型號(hào)為HV-BI型，品牌為南京和澳，濟(jì)陽輕工生產(chǎn)的GM-2型的光譜磨樣機(jī)，紅外碳硫儀為德國埃爾特公司生產(chǎn)，型號(hào)為CS-800。

1.2 設(shè)備工作條件

實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度保持在19℃～25℃之間，濕度保持在30%～50%的范圍內(nèi)，選用氬氣作為實(shí)驗(yàn)氣體，光譜的分辨率確定為9pm，光譜波段為120nm～800nm。

1.3 試驗(yàn)方法

樣品采用平磨砂帶機(jī)進(jìn)行打磨（及時(shí)更換砂帶），標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品按GB/T4336進(jìn)行預(yù)處理，掃描，修正譜線漂移；在設(shè)備自檢通過時(shí)，合理選取Fe-10分析程序，確保物質(zhì)的局部得以標(biāo)準(zhǔn)化，然后校正待測(cè)樣品，獲得校正系數(shù)。然后對(duì)待測(cè)樣品展開實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[2,3]。

1.4 樣品的制備

ARL4460型光電直讀光譜儀樣品制備：在銑樣機(jī)之中添加待測(cè)餅樣，并銑去待測(cè)餅樣表面的氧化層，然后將餅樣進(jìn)行平行三次激發(fā)，激發(fā)設(shè)備為直讀光譜儀，然后求得三次平行激發(fā)的平均值，作為待測(cè)樣品的最終檢測(cè)結(jié)果。CS-800紅外碳硫儀樣品制備：同樣于銑樣機(jī)之中銑去待測(cè)樣品表面的氧化層，然后直接檢測(cè)樣品的碎屑即可[4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 擬合曲線

分析程序選用的是Fe-10，并設(shè)置擬合曲線的相關(guān)參數(shù)：0.0417%為背景等效濃度（BEC），0.0014%確定為檢出限制，0.0066%設(shè)置為擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差，0.9980確定為相關(guān)的系數(shù)，2.000%為測(cè)量的最終上限。

2.2 數(shù)據(jù)采集

2.2.1 數(shù)據(jù)采集要求

開展樣品分析時(shí)，短波范圍掃描機(jī)所得到的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果務(wù)必不能為紅色，且控制相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為5%以內(nèi)。針對(duì)樣品激發(fā)時(shí)，需要首先將前2次～3次的樣品激發(fā)數(shù)值進(jìn)行去除，然后統(tǒng)計(jì)后續(xù)樣品的激發(fā)數(shù)值，并求得平均值。標(biāo)準(zhǔn)樣品務(wù)必要激發(fā)5次以上，待測(cè)樣品務(wù)必要激發(fā)3次以上。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)

再次校準(zhǔn)時(shí)，可以運(yùn)用碳元素認(rèn)定值為0.0026%和0.0028%的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行，校準(zhǔn)之后得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品再校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n=10）

2.3 樣品制備方式對(duì)結(jié)果的影響

直讀光譜儀分析時(shí)，樣品制備的好壞直接影響分析結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度，特別是在分析超低碳鋼時(shí)所產(chǎn)生的影響更加明顯。出于分析結(jié)果準(zhǔn)確性的角度考慮，必須要嚴(yán)格要求兩種制備樣品的制樣環(huán)節(jié)。首先是采用銑樣機(jī)制樣，使用銑刀在低碳程序下處理的樣品，樣品的表面平整，沒有夾渣、裂痕及氧化皮等情況，紋路清晰，用時(shí)15s，且采用銑樣機(jī)制樣，樣品不易受污染。其次，磨樣運(yùn)用砂紙即可，并確保樣品不受污染或者變質(zhì)影響。如果樣品的溫度太高，且出現(xiàn)變色現(xiàn)象，需要將其進(jìn)行冷卻處理，重新制樣后才能進(jìn)行檢測(cè)；若樣品紋路不清晰，則要另換砂紙進(jìn)行重新磨樣。通過兩種制樣方式的對(duì)比，可以明顯看出，銑樣機(jī)制備的樣品無論是用時(shí)還是制樣效果都要遠(yuǎn)勝于砂紙磨樣，因此，實(shí)驗(yàn)采用銑樣機(jī)進(jìn)行制樣。

2.4 氬氣純度對(duì)結(jié)果的影晌

分析間隙中的激發(fā)氣氛對(duì)于光譜儀的準(zhǔn)確度和靈敏度有著很大的影響?；鸹ㄊ覂?nèi)的空氣會(huì)強(qiáng)烈吸收紫外光，削弱光譜儀譜線，使其靈敏度顯著下降。激發(fā)作業(yè)時(shí)，選擇性氧化、第三元素的產(chǎn)生等因素均會(huì)致使激發(fā)再現(xiàn)性變差。同時(shí)，大量的金屬蒸汽也在該階段中生成，并污染環(huán)境，致使檢測(cè)精度受到大幅度影響。為防范上述問題，需要在惰性氣體之中，也就是氫氣中開展激發(fā)放電作業(yè)。

作為光譜儀的分析條件，氫氣的純度在很大程度上回影響到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度，直讀光譜儀所使用的氫氣純度要求為99.996%，準(zhǔn)度不夠的氨氣會(huì)增加激發(fā)過程的不確定性，譬如跳閘或者激發(fā)光源不激發(fā)等情況，從而導(dǎo)致分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，尤其是對(duì)如C，P等波長較短的元素進(jìn)行分析時(shí)，分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確性的可能性將會(huì)進(jìn)一步增加。造成這一情況出現(xiàn)的原因在于短波元素的分析波長都在真空紫外區(qū)，而氧會(huì)強(qiáng)烈吸收波長在200nm以下的譜線，如果選取純度較低的氫氣，則亦會(huì)被氧氣吸收，進(jìn)而影響到最終的檢測(cè)結(jié)果。本次實(shí)驗(yàn)之中，選取的氫氣的純度高達(dá)99.996%以上，能夠滿足實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)于氫氣的基本要求，保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 氬氣壓力對(duì)結(jié)果的影響

在實(shí)驗(yàn)中使用的氬氣，要確保其合適的流量和壓力外，還要確保其穩(wěn)定，否則難以得到理想的分析結(jié)果。若流量過小，則難以排除火花室當(dāng)中的空氣以及試樣激發(fā)所分解出來的含氧化物，最終會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散放電；反之，則會(huì)使激發(fā)樣品的火花發(fā)生跳動(dòng)，并且還會(huì)浪費(fèi)氫氣，出于分析成本的考慮，實(shí)驗(yàn)過程中要講氨氣的壓力控制在0.30MPa。

2.6 檢測(cè)精密度的分析

對(duì)于檢測(cè)的精密度的校正，可以合理運(yùn)用平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差等一系列數(shù)據(jù)的平均值來和測(cè)定值進(jìn)行比對(duì)研判。由于在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)樣品的均勻程度等均會(huì)對(duì)最終的精密度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此務(wù)必要綜合運(yùn)用上述數(shù)據(jù)來開展精密度度量作業(yè)。一般至少需要測(cè)試30次以上。然后優(yōu)選均勻性較好的樣品來開展精密度試驗(yàn)，并在相同條件下分別測(cè)試10次，控樣碳的參考值設(shè)定為0.0046%左右，具體檢測(cè)結(jié)果見表2?？芍瑱z測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)差符合規(guī)范要求，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的測(cè)試目的。

表2 精密度試驗(yàn)（n=10）

2.7 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

將直讀光譜儀與紅外碳硫儀所測(cè)鋼中超低碳的結(jié)果加以對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，光譜值與碳硫值能夠很好的吻合，能夠滿足生產(chǎn)要求。

綜上所述，可以得到如下結(jié)論：①制備樣品用快速銑樣機(jī)制樣，同時(shí)樣品表面不能過高，防止被氧化，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確度與精確度。②在光譜儀進(jìn)行分析時(shí)，控制氨氣的壓力在0.3MPa，且氫氣的純度要求〕99.996%。③直讀光譜儀可以快速準(zhǔn)確的對(duì)超低碳鋼中的碳含量進(jìn)行測(cè)定，可以滿足生產(chǎn)要求。