JPH0754300B2 - 発光分光分析法による金属中介在物の迅速評価法 - Google Patents

発光分光分析法による金属中介在物の迅速評価法

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JPH0754300B2
JPH0754300B2 JP600491A JP600491A JPH0754300B2 JP H0754300 B2 JPH0754300 B2 JP H0754300B2 JP 600491 A JP600491 A JP 600491A JP 600491 A JP600491 A JP 600491A JP H0754300 B2 JPH0754300 B2 JP H0754300B2
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    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光分光分析法による金
属中介在物の迅速形態評価法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来技術による発光分光分析法
を示す図である。横軸に発光パルス強度、縦軸に出現度
数を取る。出現する発光パルスの分布状態は2種類に大
別され、一つは母材となる金属中に固溶もしくは非常に
微細かつ均一に分布している状態と、もう一つは母材中
に独立して塊状として分布している状態である。母材に
固溶もしくは微細かつ均一に分布している状態では、そ
の量、大きさ共に母材中に均一に分布している。そのた
め、当該箇所に放電した場合は、どの放電スポット場所
においても類似した成分構成をとるため、目的成分の平
均含有量に相当する発光強度を中心とした正規分布型の
強度分布を示す。またこのように母材と固溶している状
態では、母材の鋼と共に酸により化学的に溶解すること
ができる酸可溶性物質の状態を取る。
【0003】一方、一般的に介在物と称している、母材
に固溶せず独立した酸化物等の形態で存在している物
質、例えば、鋼中の酸化アルミニウム等の介在物近辺に
放電する場合は、放電スポット中に占める目的成分の含
有量が非常に高くなるために、前述した固溶成分と比較
して高強度パルス側に出現し、その分布形態も存在して
いる介在物の個数、直径が個々に異なるために一般的に
は正規分布型を取らず図中の斜線部で示すように正規分
布の高強度側から更に高強度側にかけて広い強度範囲で
不均一に分布するようになる。なおこれらの介在物は、
一般に酸化物等の形態を取っているため、化学的な酸溶
解処理では完全には溶解することが出来ず残査として残
る酸不溶性物質である。
【0004】上述した酸溶解性物質すなわち母材中に均
一に固溶している物質と酸不溶性物質すなわち母材中に
独立して存在している介在物を発光分析により分別定量
する手段として、酸溶解性物質に帰属した発光パルス数
をN、酸不溶性物質に帰属した発光パルス数をN′、ま
た中央値Imを定める。すると各々の存在量を下式によ
り算出する。
【0005】 酸可溶性物質強度=Im×(N/ (N+N′) ) ・・・・・・(5) 酸不溶性物質強度=Im×(N′/ (N+N′) ) ・・・・・・(6) これらの強度、パルス数は図1のμ−CPU12におい
てA/D変換し、データ処理システム13にて、既知の
標準試料より作成する強度と濃度の換算式により濃度換
算された分析値として供される。なお従来技術において
は、測定するパルス数としては、0から数千パルスの放
電を行いサンプリングしているが、このうち0から約数
百パルス程度の初期放電は、表面均一化を目的として単
純にサンプリング対象範囲から除去されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、酸可溶性
物質と酸不溶性物質を分別定量することは可能である。
しかしながら、溶鋼の製造過程や製品製造過程等におけ
る工程管理分析を行うのに重要な介在物の量、大きさ、
個数等の存在形態に対する情報を得るには、試料を切断
し鏡面研磨した後に顕微鏡による直接観察で対応する必
要があり、直接的に発光分光分析法より得ることはでき
なかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を解決するものであって、発光分光分析法を用いて、放
電により得られる発光パルスのうち、放電初期の0〜数
百パルス程度を時系列的に計測し、得られた発光パルス
中で定める強度範囲に該当する発光パルスを測定対象と
して、金属中介在物の存在個数、直径、含有量、平均直
径を下式に基づいて求めることを特徴とする発光分光分
析法による金属中介在物の迅速形態評価法である。
【0008】 存在個数(N)=K1×Σ(F) ・・・・・・(1) 直 径(r)=K2×I ・・・・・・(2) 含有量 (V)=K3×Σ(F×I) ・・・・・・(3) 平均直径(R)=K4×Σ(F×I)/Σ(F) ・・・・・・(4) ここで F :強度Iにおける発光パルスの出現頻度。 K1〜K4:顕微鏡測定より求めた実測値と整合性を取
るための補正係数。 I :Il(Lower )からIu(Upper )の強度
範囲かつ放電サンプリング回数で放電開始をゼロとして
n=0〜数百パルス程度の初期放電を対象とする。 この時、強度Iを段階的に分割して測定すれば、各強度
範囲に対応する各直径範囲毎の存在比率も求めることが
できる。以下、図面に基づいて本発明を説明する。
【0009】図1は、発光分光分析装置の概要図であ
る。試料1は発光スタンド5に取り付け、アルゴン雰囲
気のもとで放電回路4の最適条件下で電極3との間に放
電させる。(この発光にあずかる部分を発光部6と称す
る)。この放電によって生じた光を集光レンズ7を通し
て回折格子9に導き、各成分ごとに分光する。この分光
された分光スペクトル8を各々の光電子増倍管10で光
強度を測光する。(この集光、測光にあずかる部分を分
光部11と称する)。次に測光された光強度はμ−CP
U12においてA/D変換され、データ処理システム1
3にて、成分含有率(%)に換算される。(このA/D
変換、成分含有率(%)換算にあずかる部分をデータ処
理装置14と称する)。
【0010】図2は本発明による発光分光評価法を示す
図である。横軸に発光パルス強度、縦軸に出現度数を取
る。出現する発光パルスの分布状態は2種類に大別さ
れ、一つは母材となる金属中に固溶もしくは非常に微細
かつ均一に分布している状態と、もう一つは母材中に独
立して塊状として分布している状態である。母材に固溶
もしくは微細かつ均一に分布している状態では、その
量、大きさ共に母材中に均一に分布しているため、当該
箇所に放電した場合は、どの放電スポット場所において
も目的成分の平均含有量に相当する発光強度を中心とし
た正規分布型の強度分布を示す。
【0011】一方、一般的に介在物と称している、母材
に固溶せず独立した酸化物等の形態で存在している物
質、例えば、鋼中の酸化アルミニウム等の介在物近辺に
放電する場合は、放電スポット中に占める目的成分の含
有量が非常に高くなるために、前述した固溶成分と比較
して高強度パルス側に出現し、その分布形態も存在して
いる介在物の個数、直径が個々に異なるために一般的に
は正規分布型を取らず図中の斜線部で示すように正規分
布の高強度側から更に高強度側にかけて広い強度範囲で
不均一に分布するようになる。これらの介在物からの発
光分布は、更に詳細に調査すると、以下のような知見が
得られる。
【0012】放電初期においては、個々の介在物の存
在状態が放電による溶融化現象、熱電子による放電現象
が完全には進行していないために、このサンプリングタ
イミングにおける発光パルス情報は介在物の存在形態を
直接的に反映している情報である。個々の介在物直径
が大きくなるほど放電スポット中に占める目的成分の含
有量が大きくなるため放電時には直径に比例して発光強
度が大きくなる。一般に酸化物等の形態を取る場合、
絶縁性が高いために放電時においては、介在物と母材金
属との境界周辺に電荷エネルギーを多く保有できるた
め、放電時に放出される発光強度は、介在物の大きさに
比例して高強度パルスが発生し、また発生するタイミン
グとしては介在物の溶融化現象が少ない放電初期におい
て特に多くの高強度発光パルスが出現する。また以上
の知見より個々のパルス強度と発生個数を積算した値は
介在物の総含有量に比例して増加してくる。
【0013】図3で、本法でサンプリングする発光パル
スの時系列的な範囲を示す。横軸に積算パルス回数を取
ることにより時間推移を取り、縦軸に発生したパルス個
数を強度別(大、中、小)に区分して示す。供試料は、
表面起伏からの発生する発光と区別するために鏡面研磨
した後、顕微鏡によりあらかじめ介在物含有量の多い試
料と少ない試料とで区分して実験を行っている。
【0014】その結果、放電初期の0〜数百パルス程度
に特異的に介在物からの高強度パルスが出現することを
見出した。この現象は、従来技術では組織の均一化と放
電の安定化を目的として単純に除去していた初期放電の
サンプリング範囲が逆に表面組織の溶融均一化が進んで
いないため直接的に介在物の存在状態を反映しているこ
とを示している。以上の知見より介在物の平均直径、個
数、含有量等を求めるために下記に示す式を考案した。
【0015】 存在個数(N)=K1×Σ(F) ・・・・・・(1) 直 径(r)=K2×I ・・・・・・(2) 含有量 (V)=K3×Σ(F×I) ・・・・・・(3) 平均直径(R)=K4×Σ(F×I)/Σ(F) ・・・・・・(4) ここで F :強度Iにおける発光パルスの出現頻度。 K1〜K4:顕微鏡測定より求めた実測値と整合性を取
るための補正係数。 I :Il(Lower )からIu(Upper )の強度
範囲かつ放電サンプリング回数で放電開始をゼロとして
n=0〜数百パルス程度の初期放電を対象とする。 この時、強度Iを段階的に分割して測定すれば、各強度
範囲に対応する各直径範囲毎の存在比率を求めることが
できる。
【0016】図4は、本評価法による実施例を示す。縦
軸に発光強度、横軸に発光パルス回数を取る。サンプリ
ング対象範囲は、発光パルス回数で0〜512回かつ発
光強度が約1000以上を対象としている。この図で示
すように初期の約0〜200パルスに特異的に高強度の
発光パルスが観察されており、この範囲が試料表面に存
在している介在物からの情報を直接的に反映している部
分である。なお従来技術においては、この範囲は放電初
期における表面の不均一性からくる異常発光としてサン
プリング対象範囲から除去されていた部分である。
【0017】図6は、本評価法により介在物の平均直径
を求めた例である。縦軸に顕微鏡の直接観察より得られ
た介在物の平均直径、横軸に本評価法の(6)式より求
めた値を取ると、図に示すように相関係数でr=0.9
3と高い相関関係を得ることができた。
【0018】表1は、同様に他の面積、体積、個数、平
均直径についても相関関係を求めた結果である。横軸に
面積率、体積率、存在個数、平均直径を取り、縦軸に本
評価法より求めた新PDA値と単に高強度パルス数のみ
を取る。その結果、単に高強度パルス数だけで相関を取
るより、パルス個数に強度を掛け合わせて重みをつけた
方が相関係数で高い値を示すことがわかる。なお本評価
法は、実施例では鋼中に存在するアルミニウム酸化物を
例として取り上げたが、他の金属中における介在物にお
いても本法は適用できる。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】従来技術では溶鋼の製造過程や製品製造
過程等における工程管理分析を行うのに重要な介在物の
量、大きさ、個数等の存在形態に対する情報を得るに
は、試料を切断し鏡面研磨した後に顕微鏡による直接観
察に対応する必要があったが、本発明を用いることによ
り、直接的に発光分光分析法より迅速に得ることが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光分光分析装置の概要図。
【図2】本発明による発光分光評価法を示す図。
【図3】サンプリングした発光パルスの時系列的な範囲
を示す。
【図4】本発明評価法による実施例で、発光強度と発光
パルス回数の関係を示す。
【図5】従来の発光分光分析法を示す。
【図6】本発明表か法により介在物の平均直径を求めた
例。
【符号の説明】
1 試料 3 電極 4 放電回路 5 発光スタンド 6 発光部 7 集光レンズ 8 分光スペクトル 9 回折格子 10 光電子増倍管 11 分光部 12 μ−CPU 13 データ処理システム 14 データ処理装置
フロントページの続き (72)発明者 荻林 成章 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭62−277539(JP,A) 特開 昭61−250545(JP,A) 特開 昭53−77582(JP,A) 特開 昭57−37252(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光分光分析法を用いて、放電により得
    られる発光パルスのうち、放電初期の0〜数百パルス程
    度を時系列的に計測し、得られた発光パルス中で定める
    強度範囲に該当する発光パルスを測定対象として、金属
    中介在物の存在個数、直径、含有量、および平均直径を
    下式に基づいて求めることを特徴とする発光分光分析法
    による金属中介在物の迅速評価法。 存在個数(N)=K1×Σ(F) ・・・・・・(1) 直 径(r)=K2×I ・・・・・・(2) 含有量 (V)=K3×Σ(F×I) ・・・・・・(3) 平均直径(R)=K4×Σ(F×I)/Σ(F) ・・・・・・(4) ここで F :強度Iにおける発光パルスの出現頻度。 K1〜K4:顕微鏡測定より求めた実測値と整合性を取
    るための補正係数。 I :Il(Lower )からIu(Upper )の強度
    範囲かつ放電サンプリング回数で放電開始をゼロとして
    n=0〜数百パルス程度の初期放電を対象とする。
JP600491A 1991-01-22 1991-01-22 発光分光分析法による金属中介在物の迅速評価法 Expired - Lifetime JPH0754300B2 (ja)

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JPH04238250A JPH04238250A (ja) 1992-08-26
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CN100343657C (zh) * 2003-02-25 2007-10-17 鞍钢股份有限公司 在线检测钢中夹杂物粒径分布的光谱分析方法
CN100343656C (zh) * 2003-02-25 2007-10-17 鞍钢股份有限公司 在线检测钢中夹杂物个数和含量的光谱分析方法

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