单火花评价技术（Singal Spark Evaluation） 检测与夹杂物分析

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如何快速确定钢铁的“洁净度”？

钢铁的“洁净度”是影响钢材质量的重要因素，在炼钢工艺中就有一项重要的要求是控制夹杂物的存在。传统分析夹杂物的方法速度慢，周期长，无法快速确定钢铁的“洁净度”，而SPECTRO火花直读光谱仪的单火花评价技术可实现这一目标。

什么是单火花评价技术?

样品受火花直读光谱仪的光源生成的数千个火花放电激发后发出数千个光信号，各个单火花对应的光信号分别采集，用于数据处理和分析，如图1。

 图1

怎样的火花直读光谱仪可实现单火花评价技术?

CMOS+T检测器

SPECTROLAB S 拥有业内领先的基于CMOS（互补金属氧化物半导体）的检测器系统（图2），其具有积分速度快，信号动态响应范围宽等特点，这要归功于斯派克专有的CMOS+T技术，这一创新提高了分析性能，使其成为和PMT（光电倍增管）同样能实现单火花评价技术的检测器。

图2 CMOS检测器系统

等离子体发生器光源

SPECTROLAB S 配备的等离子体发生器光源（图3）具有非常坚固耐用的高能量 LDMOS 放电单元，这种高保真度的完全数字化的好处是保证每次产生的火花脉冲都是所需的火花脉冲。精度得到提高，生成的火花信号的相似性（单位均匀性）也得到提高。通过我们的离线脉冲控制，我们确保每个等离子发生器提供相同的火花信号，任何两个等离子发生器之间的偏差可以忽略不计。每个等离子发生器都有可编程的输出功率波形，用于如夹杂物分析的应用优化。

图3 等离子体发生器光源

SPECTROLAB S 的单火花评价技术可如何分析夹杂物？

在单火花评价中，某些元素会出现远超其平均强度的异常脉冲值。表现出这种效应的元素通常是钢铁中的Al、Ti、Ca、Mn和S等。这些元素出现这种不同行为的原因是其形成未溶解在金属基质中的化合物或单元素相。基于单火花评价技术得到的强度信息就可用于：

❶ 快速检测酸溶物和酸不溶物的含量如Al_sol/ins,B_sol/ins,Ti_sol/ins

以GBW01397为例，由下图4 与表1 所示，酸溶物Al_sol,B_sol,Ti_sol的实测结果和证书值对比，结果均在证书标准值不确定度范围之内。

图4 GBW 01397 实测截图

表1 GBW01397证书标准值及不确定度值

以钢厂用户实际试样为例，样品连续5次测试的单点值和统计值如下图5：

图5 钢厂试样实测截图

❷ 评估夹杂物个数与尺寸

我们从原始的单火花信号可获得异常脉冲数，可由此评估夹杂物的个数；同时可获得异常脉冲的强度，对强度高低分级用于评估夹杂物的尺寸，如分为S,M,L可得到如图6中的分析结果。

图6

❸ 识别夹杂物中元素之间的相关性

我们从原始的单火花信号还可获得不同元素在同一单火花的重合异常脉冲数，可由此评估夹杂物元素之间的相关性,如图7示例。

图7

对同一单火花的重合异常脉冲强度高低设置相同的分级还可用于评估此类夹杂物的尺寸，如图8。

图8

SPECTROLAB S 的单火花评价技术分析夹杂物有什么优势？

• 夹杂物分析的结果可在很短的时间内获得。测量时间略微增加几秒钟，测量后可直接获得酸溶物/酸不溶物含量、可评估夹杂物类型、个数和尺寸。

• 与传统光学和扫描显微镜方法的成套设备成本相比，SPECTROLAB S 的单火花评价技术升级成本要低得多。

• SPECTROLAB S 始终配备齐全，无需更改硬件，因此即使在使用多年后，也可以随时获得单火花评价技术的分析功能。

• 运营成本保持不变。夹杂物分析无需额外的服务和维护工作。

SPECTROLAB S02

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