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专利名称：一种火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，用于钢铁成分分析专用光谱仪的日常校准，该样品特别适用于生铁、低碳钢、中、低合金钢、不锈钢的光谱分析。
背景技术：
火花源发射光谱分析仪以其快速、准确的特点在炼钢炉前分析中占据着极其重要的地位。为保证光谱仪分析的准确性而采取的主要技术手段是仪器每日或每班(8个工作时为一班)校正工作，校正时所需样品称为“校正样品”，即一种为日常光谱仪校正而专门设计、研制的样品。校正样品由二块或以上的样品组成样品组，样品组中各元素的低端、高端应涵盖该元素实际需要的测量范围(即要涵盖生铁、低碳钢、中、低合金钢、不锈钢这些产品的该元素的可能的上下限值)，并且需要使该样品组校正后的光谱分析仪测得的实际产品的元素测量值准确。
在传统的校正样品中，样品成份大多采用各合金元素交叉设计的方法，例如，北京钢铁研究总院研制的适用于中、低合金钢的两个校正样品，其成分见下表1表1

从上表1可以看出，在由1号和2号两个标准样品组成的样品组中，其中一个样品含有某个元素的低端，则另一个样品中则含有该元素的高端，也就是说，同一元素的高低端分别在不同样品中出现，不同元素的低端或高端交叉出现在样品组的不同样品中。
但是，随着钢铁产品所规定的次量元素种类的增加以及部分元素(如C、S、P、Pb、Sb、As、Sn、Bi、Nb、Ti、B、Zr、V等)向痕量方向的发展，交叉设计成份这种方法的缺陷凸现出来1、冶炼中样品低端含量元素目标成份控制困难；2、通过该标准样品利用某元素的低端校正火花源发射光谱分析仪时，分析仪对该样品中各元素低端测定时易受该样品中同时存在的高含量元素的谱线干扰，因此校正可靠性较差，这种现象在高合金钢样品中更为显著；3、样品中各元素低端大部分远高于火花源发射光谱的测定下限(而目前有些优质钢铁产品的次量元素的含量已与火花源发射光谱的测定下限大致相当)，上述缺陷严重限制了火花源发射光谱的较高灵敏度，无法实现多元素同时快速测定的优势。
近年来，为了克服上述传统样品在低端测量上的缺陷，国外仪器厂商一般直接采用高纯铁作校正样品中各元素的低端，配合相应种类的钢铁样品作为校正样品的高端，以满足用户实际需要的校正范围。例如，德国斯派克(SPECTRO)公司为某一碳钢、不锈钢生产用户配置了一种型号为RE12-9的高纯铁的低端校正样品，见下表2表2

美国ARL公司为某一特殊钢生产用户配置了一种高纯铁的低端校正样品，该样品的成分见下表3表3

一些主要元素在火花源发射光谱分析仪的光谱检出限见表4表4

上述德国斯派克(SPECTRO)公司和美国ARL公司现有的这类校正样品存在下列不足高纯铁作为校正样品中各元素低端，含量能涵盖分析仪实际测定下限，但一般高纯铁中许多元素(如Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Al、As、B、Co、Cu、Nb、Sn、Ti、V、W、Sb等)的含量远低于火花源发射光谱仪的测定下限，甚至低于光谱仪理论检出限，测量结果与其说是被测元素的光谱信号，不如说是背景强度或干扰谱线强度。一般而言，测定下限与检出限、分析误差的要求有关。通常在实际操作中，分析工作者取10倍的检出限，作为测定下限(目的是保证5％左右的相对测定误差)。如图1所示，光谱分析测定下限附近相对误差在5％左右，在检出限附近相对误差在30％左右，检出限以下相对误差更快恶化。因此，采用高纯铁中元素作为校正样品的低端误差太大，高达30％左右，致使分析仪在测实际产品的元素含量时非常不准确。
另外，由于高纯铁耐磨性能差，日常消耗是其他校正样品的两到三倍，从而使整套校正样品不能够均衡使用，即当低端样品被磨损的无法再用时，高端样品即使正常也不得不放弃使用，造成成本的浪费。
德国斯派克(SPECTRO)公司提供的RE12-9高纯铁的低端校正样品和美国ARL公司提供的高纯铁的低端校正样品均为光谱仪厂商提供的校正样品实例，由于他们刻意追求夸大的仪器检测的能力，从而导致了校正样品成份设计不合理。

发明内容
本发明的目的旨在设计出全新的适用于生铁、低碳钢、中、低合金钢、不锈钢光谱分析低端校正样品，使校正时的相对误差控制在5-10％，同时，由于该样品中有较高的碳含量，从而其在研磨条件下有高的耐磨性。
为实现上述目的，本发明的火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，其成分重量百分比为C0.30～0.35；Si0.005～0.010；Mn0.005～0.010；P0.001～0.003；S0.0010～0.0020；
Cr0.005～0.01；Mo0.005～0.01；Ni0.005～0.010；Al0.002～0.004；As0.002～0.004；B0.0005～0.0010；Cu0.005～0.010；Sn0.002～0.005；Ti0.0005～0.0010；V0.0015～0.0030；其余为铁和不可避免杂质。
优选的，根据本发明的火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，其还包括如下成分，重量百分比为Co0.002～0.004；Nb0.002～0.004；W0.01～0.02；Zr0.002～0.005；Ca0.0001～0.0005；Sb0.002～0.005；Ce0.002～0.005；Zn0.0005～0.0010；Bi0.0005～0.0010；N0.0030～0.0050；Pb0.001～0.002；Mg0.001～0.002。
如前所述，目前钢铁产品中微量元素的含量，如C、S、P、As、Sb、Pb、Sn、Bi、Nb、Ti、B、Zr、V等元素，已与光谱仪测定下限相当，因此，在本发明低端校正样品成份设计中，把校正样品中各元素的低端目标成份设定为光谱仪的检出限的5至10倍，或根据钢铁产品中的实际含量适当提高(对Mn、Cr、Ni、Mo、等元素钢铁中的残余含量一般高于光谱的测定下限，故成份设计时予以适当提高)，以保证在实际测量中有优于10％的相对误差。另外，使本发明中的碳元素的成分的重量百分比控制在0.30～0.35以提高样品硬度，使该样品在使用中与其他高合金的校正样品消耗基本一致。同时，碳在各元素分析实际使用的谱线范围140～450nm区域内基本不会对其他谱线形成干扰。
本发明的有益效果(1)由于本发明校正样品的低端设计为光谱仪检出限的5～10倍或根据钢铁产品相应元素的实际含量水平而略有提高，并将各元素的低端集中于同一块低端校正样品中，各元素几乎不受同时存在的其他元素谱线的干扰(除铁谱线外)，同时各元素的低端在测定下限附近的含量范围，确保测定的稳定性，从而保证了钢铁中痕量元素测定的准确性，使各元素的测量相对误差控制在10％以内；(2)低端样品添加了一定量的碳，使该样品具有了合适的耐磨性，整套校正试样在相同的研磨条件下能均衡使用；(3)低端含量元素集中于某一块校正样品中，可以降低冶炼过程中校正样品中的低端元素成份控制的难度，使研制过程切实可行。
(4)各火花源发射光谱仪厂商提供的理论检出限虽然存在些许差异，但各类火花源发射光谱仪的实际测定下限大致相当，故本技术可广泛地应用于各类商品在火花源光谱仪的日常校正之用。


图1是现有技术的校正样品元素含量与相对误差的关系图。
具体实施例方式
以下是本发明实例1-6的具体说明。
实例1-6的具体化学成分见表6表6 Wt％


上述六个实施例中每个元素的测量相对误差见下表7，同时，为了对比，表中也列出了现有技术中德国斯派克(SPECTRO)公司RE12-9的测量相对误差。
表7

实施例1～6样品的硬度差异不多，使得本发明样品和与其配套使用的其他校正样品大致能均衡使用，一台火花源光谱仪约半年使用一套。
权利要求
1.一种火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，其成分重量百分比为C0.30～0.35；Si0.005～0.010；Mn0.005～0.010；P0.001～0.003；S0.0010～0.0020；Cr0.005～0.01；Mo0.005～0.01；Ni0.005～0.010；Al0.002～0.004；As0.002～0.004；B0.0005～0.0010；Cu0.005～0.010；Sn0.002～0.005；Ti0.0005～0.0010；V0.0015～0.0030；其余为铁和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，其还包括如下成分，重量百分比为Co0.002～0.004；Nb0.002～0.004；W0.01～0.02；Zr0.002～0.005；Ca0.0001～0.0005；Sb0.002～0.005；Ce0.002～0.005；Zn0.0005～0.0010；Bi0.0005～0.0010；N0.0030～0.0050；Pb0.001～0.002；Mg0.001～0.002。
全文摘要
一种火花源发射光谱分析用钢铁的低端校正样品，用于钢铁成分分析专用光谱仪的日常校准，其成分重量百分比为C0.30～0.35；Si0.005～0.010；Mn0.005～0.010；P0.001～0.003；S0.0010～0.0020；Cr0.005～0.01；Mo0.005～0.01；Ni0.005～0.010；Al0.002～0.004；As0.002～0.004；B0.0005～0.0010；Cu0.005～0.010；Sn0.002～0.005；Ti0.0005～0.0010；V0.0015～0.0030；其余为铁和不可避免杂质。使校正时的相对误差控制在10％以内，同时由于该样品中有较高的碳含量，从而其在研磨条件下有高的耐磨性。
文档编号G01N21/62GK101063658SQ200610026269
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者王明生, 杨锐, 朱亮, 沈华 申请人:宝山钢铁股份有限公司