zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-308Research ArticleСтатьиМОНИТОРИНГ СОСТАВА И ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА КОМБИНИРОВАННЫМ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНО-ИСКРОВОЙ ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И ИК ТЕРМОМЕТРИИCOMPOSITION AND TEMPERATURE MONITORING OF MOLTEN METAL BY A COMBINED LIBS-IR THERMOMETRY SYSTEMZengQ. .ZengQ. .noemail@neicon.ruPanC. .PanC. .noemail@neicon.ruFeiT. .FeiT. .noemail@neicon.ruDingX. .DingX. .noemail@neicon.ruWangS. .WangS. .noemail@neicon.ruWangQ. .WangQ. .qiuping@ustc.edu.cnКитайский научный технологический университетUniversity of Science and Technology of China201810032020855710715Copyright © Zeng Q..., Pan C..., Fei T..., Ding X..., Wang S..., Wang Q..., 20202020Zeng Q..., Pan C..., Fei T..., Ding X..., Wang S..., Wang Q...Zeng Q..., Pan C..., Fei T..., Ding X..., Wang S..., Wang Q...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/308

Для количественного анализа состава расплавленного металла в печи использован метод лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS), а ИК излучение расплавленного металла - для измерения температуры. Для этого в систему LIBS добавлен ИК спектрометр. Информация о сигналах LIBS и температуре регистрировалась одной и той же оптической системой и оптическим волокном. Таким образом температуру и элементное содержание расплавленного металла можно измерять одновременно. Для проверки производительности системы использована расплавленная углеродистая сталь. Измеренная температура хорошо соответствует полученной с использованием коммерческого пирометра (относительная среднеквадратическая погрешность достигала 0.95%). Относительные ошибки обнаружения Cr и Mn <10%. Полученные результаты подтверждают возможность одновременного мониторинга состава и температуры в процессе получения расплавленного металла системами LIBS.

The composition and temperature of molten metal in a furnace are important parameters in metallurgical industrial processing. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is a promising technique for the in-situ quantitative composition analysis of molten metal, and infrared radiation from molten metal can be used for temperature measurement. A near-infrared spectrometer was added to a LIBS system in this work. The LIBS signal and temperature information were recorded by the same optical system and optical fiber, and the temperature and the elemental content of the molten metal could be measured simultaneously. Molten carbon steel was used to verify the system performance. The measured temperature exhibited a good consistency with the temperature that was obtained by using a commercial pyrometer, with a relative root mean square error of 0.95%. The relative standard errors of Cr and Mn composition detection were lower than 10%. These results prove that it is possible to monitor composition and temperature in a molten metal process by a LIBS systems imultaneously.

лазерно-искровая эмиссионная спектроскопияинфракрасная термометриясоставтемператураметаллургияlaser-induced breakdown spectroscopyinfrared thermometrycompositiontemperaturemetallurgyReferencesM. Hatano, Y. Matoba, K. Otsuka, M. Yoshiki, T. Miyagi, Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 22, 534-542 (1982).M. Hatano, Y. Matoba, K. Otsuka, M. Yoshiki, T. Miyagi, Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 22, 534-542 (1982).Ü. Çamdali, M. Tunç, F. Dikeç, Appl. Therm. Eng., 21, 643-655 (2001).Ü. Çamdali, M. Tunç, F. Dikeç, Appl. Therm. Eng., 21, 643-655 (2001).T. P. Fredman, H. Saxen, Metallurg. Mater. Trans. B, 29, 651-659 (1998).T. P. Fredman, H. Saxen, Metallurg. Mater. Trans. B, 29, 651-659 (1998).A. Khalil, M. Richardson, C. Barnett, L. Johnson, J. Appl. Spectrosc., 73, 735-742 (2006).A. Khalil, M. Richardson, C. Barnett, L. Johnson, J. Appl. Spectrosc., 73, 735-742 (2006).R. Noll, C. Fricke-Begemann, M. Brunk, S. Connemann, C. Meinhardt, M. Scharun, V. Sturm, J. Makowe, C. Gehlen, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 93, 41-51 (2014).R. Noll, C. Fricke-Begemann, M. Brunk, S. Connemann, C. Meinhardt, M. Scharun, V. Sturm, J. Makowe, C. Gehlen, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 93, 41-51 (2014).L. Peter, V. Sturm, R. Noll, Appl. Opt., 42, 6199-6204 (2003).L. Peter, V. Sturm, R. Noll, Appl. Opt., 42, 6199-6204 (2003).N. Ramaseder, J. Gruber, J. Heitz, D. Baeuerle, W. Meyer, J. Hochoertler, Metall. Ital., 2, 60-63 (2004).N. Ramaseder, J. Gruber, J. Heitz, D. Baeuerle, W. Meyer, J. Hochoertler, Metall. Ital., 2, 60-63 (2004).A. Rogalski, K. Chrzanowski, Metrol. Meas. Syst., 21, 565-618 (2014).A. Rogalski, K. Chrzanowski, Metrol. Meas. Syst., 21, 565-618 (2014).A. Rogalski, Opto-Electron. Rev., 20, 279-308 (2012).A. Rogalski, Opto-Electron. Rev., 20, 279-308 (2012).B. Müller, U. Renz, Rev. Sci. Instrum., 72, 3366-3374 (2001).B. Müller, U. Renz, Rev. Sci. Instrum., 72, 3366-3374 (2001).H. W. Gudenau, K. T. Mavrommatis, L. Ernenputsch, Stahl Eisen, 121, 45-50 (2001).H. W. Gudenau, K. T. Mavrommatis, L. Ernenputsch, Stahl Eisen, 121, 45-50 (2001).G. Mathy, G. Monfort, B. Vanderheyden, V. Tusset, Metall. Anal., 31, 21-23 (2011).G. Mathy, G. Monfort, B. Vanderheyden, V. Tusset, Metall. Anal., 31, 21-23 (2011).G. Monfort, L. Bellavia, B. Vanderheyden, V. Tusset, Metall. Anal., 32, 6-11 (2012).G. Monfort, L. Bellavia, B. Vanderheyden, V. Tusset, Metall. Anal., 32, 6-11 (2012).G. Monfort, L. Bellavia, M. Tonteling, C. Ojeda, O. Ansseau, J. Appl. Laser Spectrosc., 1, 1-6 (2014).G. Monfort, L. Bellavia, M. Tonteling, C. Ojeda, O. Ansseau, J. Appl. Laser Spectrosc., 1, 1-6 (2014).C. Aragon, J. A. Aguilera, F. Penalba, Appl. Spectrosc., 53, 1259-1267 (1999).C. Aragon, J. A. Aguilera, F. Penalba, Appl. Spectrosc., 53, 1259-1267 (1999).C. Pan, X. Du, N. An, Q. Zeng, S. Wang, Q. Wang, Appl. Spectrosc., 70, 702-708 (2016).C. Pan, X. Du, N. An, Q. Zeng, S. Wang, Q. Wang, Appl. Spectrosc., 70, 702-708 (2016).M. Fuchs, C. B. Tanner, Agron. J., 58, 597-601 (1966).M. Fuchs, C. B. Tanner, Agron. J., 58, 597-601 (1966).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.