冶金检测与分析

冶金检测与分析（共4篇）

冶金检测与分析 篇1

由中国航空工业集团公司检测及焊接人员资格认证管理中心物理冶金人员资格鉴定委员会主办的“2014年航空物理冶金检测资格II、III级培训、考证班和更新证班”将于2014年1•月举行。具体事项通知如下: (1) 培训内容:金属材料、非金属材料的基本知识、组织分析及检验, 物理冶金基础理论与冶金知识, 设备仪器、操作方法、检测技术以及相关实验室标准和规范等 (2) 培训时间和地点:20〗4年10月中旬, 地点待定 (3) 培训费用:II级:3200元/班/人, 丨【1级:3300元/班/人 (含培训费2400元、取证费800/900元、辅导、教材、资料、考核、证书) , 培训期间食宿统一安排, 费用自理 (4) 报名人员需提交以下资料:1) 中航工业检测及焊接人员资格培训/认证申请表2) 1寸近期免冠白底彩色照片2张3) 申请III级的人员, 报到时提交在201•年5月之后以第一作者撰写的物理冶金专业相关学术论文或技术总结1份 (纸质版) , 并准备7�8分钟的PPT, 以备答辩考核用 (5) 联系人:周静恰联系电话:010-62496954/13426226321传真:010-62496488邮寄地址:北京市81信箱4分箱 (100095) 电子信箱:pfac621@163.com

冶金检测与分析 篇2

1 阐述物位检测仪表的工作方式

在工业的生产阶段, 物位检测仪表具体会用在敞开式或者封闭式的容器中, 主要检测的是物料的高度。在物位检测仪表中拥有着两种不同的工作方法, 其一为连续测量物料高度, 在输出信号方面其标准一般为4-m A-20m A之间的直流电流信号。在开展系统的过程控制中以及物料高度值的显示方面, 完全能够利用总线方式连接到计算系统中。此方面的物位检测仪表在一般情况会称作物位变送器或者物位检测仪;其二, 以某设定位置为基准, 在容器中的物料高度远远高出设定的位置时, 传感器在输出方面一般为基电极的开路信号。此信号往往会用在报警器动作或者驱动指示灯当中, 此类物位检测仪表一般会称作物位开关[1]。

2 物位检测仪表在安装过程中的注意事项

2.1 若将仪表设备安装于存在较大灰尘或者露天的场所中时, 需要将防护罩加装在物位计的上部。一方面能够确保物位计不会遭受碰撞或者踩踏, 另一方面也会达到防尘防雨的效果。

2.2 要拧紧接线盒的出线锁紧头, 以此来避免在接线盒中产生赃物、灰尘和水汽。

2.3 在安装仪表设备之间的准备阶段中, 需要根据相关的设计文件细致的核对附件、材质、规格、型号和位号, 外观需要保持完好无缺的状态。

2.4 安装的阶段, 精密性是物位检测仪表显著的特征, 因此需要对物位检测仪表轻拿轻放, 以此来防止发生碰撞的现象。

3 接触式物位检测仪表在冶金工业中的安装与应用

3.1 电容式物位开关在冶金工业中的安装与应用

因为电容式物位开关, 具体是探测固体料位, 针对拥有较大的颗粒的固体物料, 想要防止在进料的过程中将探头砸坏, 有必要将一根较比探头要长的角钢, 焊在探头的正上方, 一般情况角钢会设置在L50mm×50mm×5mm左右。然而物料若是粉尘状, 想要防止由于附着的残余物料, 在探头上造成物位开关的错误指令, 则有必要把探头下倾斜18°左右。

3.2 静压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用

在安装静压式液位变送器的过程较为方便、简单, 主要是缆绳的直接投入式。可是, 在对静压式液位变送器进行安装的过程中, 需要选取较为适当的安装电位, 才能够实现其便捷度。静压式液位在安装相关部件的位置时, 有必要相应的避让液体的出口和进口。当静压式液位变送器应用在某钢厂的高炉工程当中时, 会因为存在较大的浊环回水量, 促使此变送器产生了较大的探头摆动现象, 造成在测量过程中失去了真实性。通过分析该工程工作人员利用加装测量保护管, 消除了变送器的失真状况[2]。

3.3 差压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用

在测量敞开式容器的液位时, 变送器需要在容器最底部位置的液位工艺零点处安装。针对差压式液位变送器, 若对于导管的测量, 和变送器的“-”压室、“+”压室呈现出相反的状态时, 则需要反向的设置变送器所测量的量程, 也就是不需要对导压管改变连接状态。在安装差压式液位变送器时, 其高度不能够比下部的取压口高。在测量密闭式容器中的液位时, 下部中的取压点需要利用变送器“+”压室与导压管的连接状态, 使其变送器“-”压室和上部取压点相互连接。因为在密闭容器当中, 把被测液体中的静压除外, 在容器的内部还会拥有一部分的气压, 并且气体拥有着极强的可压缩性[3]。

因此, 在应用的阶段, 有必要将导压管内部所储存的气体彻底的排放干净, 以此来保证对导管的测量, 能够拥有液体都是被测状态, 可以确保测量的真实性。针对容器的内部所存在的较大黏度液体、容易自聚液体或者杂质凝聚液体等, 需要合理的选取毛细管式的差压变送器, 以其来防止导管在测量时的堵塞情况。

4 结语

在安装物位检测仪表的准备工作中, 有必要透彻的了解物位检测仪表的安装与应用, 对于仪表的施工工艺也需要相应的掌握。力求保证能够正确的安装物位检测仪表, 从而实现物位检测仪表在运行的可靠性与正确性。

参考文献

[1]李智毅, 陈玖, 庄园.总线式物位检测系统在冶金工业现场中的应用[J].国内外机电一体化技术, 2013, 12 (09) :124-126.

[2]高镜媚.传感器及智能化仪器在重点领域的应用概述[J].仪器仪表标准化与计量, 2013, 11 (08) :153-159.

冶金检测与分析 篇3

在线检测技术是指用于工业流程上, 完成能够自动分析, 即自动取样和连续分析, 并实时显示或记录分析结果的技术[1], 已经广泛的应用于工业生产中。

湿法冶金生产是有价金属元素从矿物中化合物转换成溶液中的游离离子或者络合离子的过程, 因此离子浓度在线检测在湿法冶金生产中可以发挥以下作用:

(1) 在线检测有价金属的离子浓度, 例如Zn、Cn、Ni、Au冶炼过程主成份在线检测, 可以实时预测冶金过程的资源回收率和反应贫液中有价金属的流失量。

(2) 在线检测杂质金属离子浓度, 例如Zn、Cn、Ni冶炼除杂过程的杂质离子在线检测, 可以预报湿法冶金过程中有价金属的提纯效率, 有利于产品质量的控制和稳定,

(3) 在线检测药剂成份的离子浓度, 例如黄金氰化浸出中游离CN-浓度的在线检测, 可以实现药剂的添加控制, 避免药剂浪费、节约生产成本。

湿法冶金工艺已经普遍用于国内、外稀贵金属和重金属的冶炼, 在湿法冶金中实现离子浓度在线检测有重要意义:及时反应湿法冶金过程的金属分离状况, 从而指导生产、优化控制, 达到生产、经济效益的最佳。

2 在线检测现状

2.1 国外现状

国外已经有较为成熟的离子浓度在线检测仪器, 并有成功应用先例。在线检测仪器比较代表性有Mintek的Cynoprobe系列氰化物含量在线检测分析仪、Outotec的Courier系列X荧光在线品位分析仪、Metrohm的ADI系列金属离子浓度在线检测仪等。国外冶炼厂很早就开始引进离子浓度在线检测仪仪器, 经济效益得到显著提高。据MINTEK的技术资料显示, Cynoprobe分析仪已经在国外数十个黄金冶炼企业得到应用, 通过Cynoprobe分析仪和氰化物含量控制软件的应用, 可以在保障金浸出率的情况下, 减少10~20%的氰化钠用量。

2.2 国内现状

目前国内大多数湿法企业停留在实验室离线分析阶段。少数企业也曾引进国外设备并取得较好的应用效果, 例如90年代株洲冶炼厂引进奥托昆普的0TI95在线自动滴定分析仪, 对湿法冶炼流程监视起到较好的作用, 实现在线的监视能加强对冶炼过程的理解和对流程优化控制具有十分积极的作用[2]。但由于工艺复杂性、取样技术不过关及仪器后期使用成本高等问题, 国外在线检测仪器在国内并没有得到推广。

国内也有一些通用分析仪器厂家研发离子浓度在线检测产品, 但多用于水处理及石化行业, 并不适用于冶金工业复杂工况。近几年国内一些研究机构开始进行湿法冶金的离子浓度在线检测技术攻关并取得成果, 2013年北京矿冶研究总院研制出适用于黄金浸出工艺的BOTA-I型氰根在线检测仪并在山东黄金某企业得到工业应用, 同时开展了Cu、Zn、Ni等冶炼中金属离子浓度在线检测技术的研究。

3 离子浓度在线检测技术

离子浓度在线检测仪表一般由取样和预处理单元、测量单元 (电化学) 、信号处理及人机接口单元三部分组成;随着计算机技术、电子技术、传感器技术的发展, 信号处理及人机接口单元已无技术瓶颈, 因此前两单元是在线检测仪表的核心。

3.1 离子浓度在线检测技术原理

电化学技术是实现离子浓度在线检测的主要技术手段, 应用电化学原理, 和待测对象组成化学电池, 通过测量化学电池的某种电信号 (电压、电流、电阻、电量等) 的强度和变化, 对待测物质进行定性、定量分析。湿法冶炼工艺的离子种类非常多, 含量范围也相差很大, 针对不同的离子或离子的不同浓度范围, 往往需要采用不同技术手段来实现。常用的离子浓度在线检测技术有:

3.1.1 离子选择性电极法

离子选择性电极法是根据直接测得电池电动势来确定离子含量的一种分析方法。离子选择电极是指对某种特定的离子有一定的选择性响应的电极, 它是以电位法测量溶液中的某一种离子浓度的指示电极[3]。适用于有市售离子选择性电极的离子, 以K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、Li+、F-等较常见, 也有少数Cu、Fe、Cd离子选择性电极。

优点:该方法可以实时快速得到测量结果, 可使用在高浊度和色度的溶液中 (在这些溶液, 比色法无法使用) 。

缺点:

(1) 离子选择电极的电极响应受许多离子干扰[4], 影响到测量精度。

(2) 电极在矿浆环境的长期使用的寿命及可靠性差。

3.1.2 伏安极谱法

伏安极谱法是通过测定电解过程中所得到的极化电极的电流-电位 (或电位-时间) 曲线来确定溶液中被测物质浓度的一类电化学分析方法, 又分为极谱法和溶出伏安法, 两者主要区别在于极化电极不同。湿法冶金过程的在线检测一般采用溶出伏安法, 依据析出电位以及溶出过程中峰电压不同进行定性和定量分析。适用于ppb、ppm级含量的重金属离子分析, 如Cu、Cd、Pb、Zn、Cd、Ni、Fe、Co、Au、As等。

优点:具有很低的检出限, 可以检测ppb级含量。

缺点: (1) 电极上发生电解、电积反应, 容易受到污染, 干扰测定。

(2) 湿法冶金离子浓度成份复杂, 不同的金属的谱峰相互干扰, 影响测量精度。

3.1.3 电位滴定

电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的分析方法;原理:进行滴定时, 在滴定终点附件, 离子浓度变化较大, 指示电极的电位发生突跃, 通过微分法可以计算出突跃点, 即滴定终点。

理论上适用于能与合适滴定剂发生沉淀、络合、氧化还原等反应的金属或非金属离子, 常用于g/l级中高含量离子检测, 如CN-、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Fe3+、Co2+、Al3+、Ca2+、Mg2+等离子的分析。

电位滴定法是一种绝对的测量方法不需要校正曲线, 对电极绝对电位精度的要求低, 但容易受到与滴定剂反应或影响指示电极电位的离子干扰。

3.1.4 光度比色法

光度比色法是利用物质对特定波长的可见光或紫外光具有选择吸收的性质, 当向含有某待测物质的样品中加入显色剂生成稳定的颜色, 通过朗伯-比尔 (Lambert-Beer) 定律测量加入显色剂之前和之后的样品吸光度, 将其差值带入标准曲线来测量的方法, 要求溶液中共存离子之间在可见、紫外或红外光谱范围内的吸收峰距离较远。

适用于ppm级含量的离子分析, 常用于Ca2+、Mg2+、CN-、Ge2+、Cu2+、Fe2+、Ni2+、S2-、Si2+等离子分析。该方法是当前在线检测仪器最常用的方法, 但不适用于本身带颜色样品的分析。

3.2 样品取样及预处理技术

湿法冶金过程中的溶液组成较为复杂, 如矿浆 (浓度较高, 30%~40%) 、悬浊液 (浓度小于10%) 、澄清液等多种溶液形态同时存在;溶液具有较强的化学腐蚀性、污染性、含杂状况等, 同时溶液中共存多种离子。实现取样和预处理自动化是实现在线检测的前提条件。

3.2.1 取样技术

自动取样技术目的是把具有代表性的样品流从工艺管道或容器中不失真地连续导出并送入预处理装置中, 关键是保证取样代表性、取样量及取样过程自动化。

需要根据具体工况进行设计, 针对过程容器和工艺管道, 可以采取气力提升、泵吸及自流的方式进行取样, 通过取样位置和刀口形状保证取样代表性, 取样装置采用自动清洗实现循环利用。

3.2.2 预处理技术

预处理是将自动取样得到的混合溶液样品转变成相对单一的、适宜测试的对象, 它是溶液离子浓度分析前非常重要的一个环节, 通常包含两部分:

(1) 固液分离。湿法冶金矿浆由于基体组成及浓度复杂, 同时存在固体、液体两相介质, 因此在进行溶液离子浓度分析之前, 首先需要进行固液分离, 去除溶液中的机械杂质, 降低微小颗粒物的含量, 得到一个相对纯净的待测溶液, 才能使后续的分析工作顺利进行。固液分离通常采用过滤原理, 过滤自动化需要实现滤网自动清洗、更换, 实现过滤部件的重复利用。

(2) 干扰离子屏蔽。湿法冶金体系中往往存在多种离子成份, 在进行检测时, 不同的离子成份之间可能会对分析造成相互影响。因此需要针对特定的溶液成份, 设计处理方案, 将干扰的离子屏蔽, 消除或减小对测量的影响。干扰离子通常采用过离子交换柱或试剂反应法去除。

4 离子浓度在线检测存在的问题

离子浓度的在线检测技术原理已经比较成熟, 但要在湿法冶金工艺中实现应用需要解决如下问题:

4.1 离子干扰

由于湿法冶金中溶液中复杂成份且含量梯度大, 在线检测方法都存在离子相互干扰的问题, 离子相互干扰问题是决定离子浓度在线检测可行性及精度的主要因素。

几乎所有的湿法冶金离子浓度检测场合, 都存在离子相互干扰问题, 如Cu、Zn、Ni等冶炼工艺中, 通过含有多种离子成份, 且需要分析的杂质离子含量为mg/l级别, 但主成份Zn、Cu、Ni的含量达到10~100g/l级别, 对杂质离子检测存在很大干扰。

因此要实现湿法冶金离子浓度在线检测及保证分析精度, 必须针对具体的工艺, 定制出样品预处理方案, 将对检测存在干扰的离子屏蔽掉, 消除或减小干扰离子的影响。

4.2 仪器可靠性

除精度外, 工业在线检测仪器在长期工作稳定性、抗干扰能力及对恶劣环境的适应性等方面有更高的要求, 特别针对湿法冶金恶劣的工况, 提高在线检测仪器的可靠性、减少维护成本是仪器推广使用的关键因素。例如, 国外仪器使用经验表明:取样与预处理的效果及装置的使用可靠性对于分析仪的正常工作及维护量是非常重要的[5]。

4.3 使用成本

降低使用成本是在线检测仪器推广应用的重要条件。湿法冶金工艺需要检测的离子成份种类多、取样点也很多, 离子浓度在线检测原理往往同时仅能实现一种离子的检测, 因此要实现全流程离子的在线检测就需要配置多台检测仪器;集成多流道、多方法的在线检测仪器可以减少在线检测仪器的数量, 降低仪器的采购成本。

另外, 在仪器设计中充分考虑器件使用寿命、试剂消耗量等后期使用成本。

5 结论

随着湿法冶金工艺的不断发展、企业规模不断扩大及对生产效率、回收率要求的不断提高, 在湿法冶金工艺中实现离子浓度的在线检测将成为必然趋势。

离子浓度在线检测原理已经相对比较成熟, 要实现在线检测的推广应用, 研究重点如下:

(1) 样品预处理技术。针对湿法冶金具体工艺情况, 研究样品处理方法, 消除或减少离子间干扰, 保证检测精度;

(2) 仪器可靠性设计。提高仪器长期使用可靠性, 特别是设计出适用于恶劣、复杂工艺条件的样品取样及预处理系统;

(3) 通过设计降低仪器使用成本。如减少仪器的试剂消耗成本, 提高核心器件使用寿命。

参考文献

[1]萧鹏金钊等.过程分析技术及仪表[M].北京:机械工业出版社, 2008 (08) :1-2.

[2]朱晓青, 易英敏.在线滴定分析仪在湿法冶炼过程中的应用[J].株冶科技, 1995 (04) :58-60.

[3]北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社, 1989 (07) :18-19.

[4]李希明等.监测浸金过程氰化物消耗的研究-氰离子电极性能的评价[J].黄金, 1997 (10) :35.

粉末冶金汽车零件的裂纹检测设备 篇4

近年以来, 随着粉末冶金新材料和新工艺的不断发展, 粉末冶金汽车结构零件的生产在粉末冶金件中的份额不断增大。对于粉末冶金汽车类零件来说, 裂纹是最致命的一种缺陷。

在目前粉末冶金的生产企业中, 除了将成形件放在泡沫板中, 避免在运输过程中产生的振动而引起生坯裂纹、调整好成形的密度差、用更先进的CNC成形设备之外, 没有其他好的方法来彻底防止裂纹的产生。因此, 各粉末冶金企业迫切需要后续的裂纹检测方法, 特别是无损探伤方法。我公司最近几年陆续采用了多种无损探伤的测试方法, 有效降低了裂纹对汽车企业产生的风险。

各类裂纹检测和探伤技术应用

1.各类裂纹检测和探伤仪原理及对应的零件

(1) 电子放大镜裂纹检测仪如图1所示, 用电子放大镜裂纹检测仪检测裂纹的基本原理:将需要检测产品放置在旋转夹具上, 然后将电子放大镜对准到容易产生裂纹的凹形根部, 调整清晰后旋转产品, 外观检验员根据封样件裂纹的大小来判断是裂纹还是疏松。适用于检测台阶是凹形的产品。

(2) 机械视觉外观缺陷检测机如图2a所示, 用工业视觉外观缺陷检测机检测裂纹的基本原理:通过自动上料盘自动旋转上料 (见图2b) , 经过中间的输送带后, 采用旋转机械手夹住产品, 用工业视觉系统进行计算机分析, 与存在计算机中的图像进行对比 (见图2c) , 发现有裂纹或缺料的产品直接通过斜坡放入红色废品箱中, 然后计算机会进行缺陷件和合格件数量统计。工业视觉法探测裂纹的自动化程度比较高, 但是由于色差、油污等原因, 有一定的误判率。同时, 内部裂纹也无法判断。由于此设备的结构原因, 只适用于中、小产品的缺角和明显外裂纹的检测。

(3) 磁粉探伤仪如图3所示, 用磁粉探伤仪检测裂纹的工作原理:将磁粉喷淋在产品上面, 然后用线圈或铜棒对产品进行通电充磁后, 并将充磁产品放在紫色荧光灯下进行检查, 有裂纹的产品在裂纹处荧光粉会聚集在一起, 显示为绿色的光芒。为了去除残留的磁粉, 经磁粉探伤后的产品必须要进行去磁和清洗处理。

磁粉探伤只适用于结构简单如单台阶的产品, 不太适用于有台阶的、有转角处表面存在疏松现象的产品。磁粉探伤对于粉末流动造成的疏松往往会误判为裂纹, 所以在这种情况下要用金相法确认是否是裂纹。

由于充磁是切割磁力线的作用, 对于径向裂纹需要用线圈探伤 (见图4) 方法充磁, 对于轴向裂纹的需要采用铜棒探伤 (见图5) 方法充磁。另外, 新式的磁粉探伤仪具有复合充磁的能力。

(4) 超声波探伤仪如图6所示, 用超声波探伤仪探伤的工作原理是超声波反射原理, 即超声波在两种不同介质 (裂纹面) 的交界面会发生反射, 反射能量的大小是通过反射波的波高来量度的, 我们将被测样件底面产生的反射波称为底波, 在底面与被测面之间若有裂纹, 断裂面处也会产生一个回波, 称为缺陷波, 正常情况下应该只产生反射波, 出现缺陷波时说明测试面与底面之间存在缺陷, 超声波探伤仪增益过大时, 会在底波前面产生一些干扰波。这些干扰波很容易同缺陷波相混淆, 但它们通常不会太高。为了方便操作, 我们将底波以外的波统一归纳为缺陷波, 通过试验证明缺陷波波高<30%的零件各项性能与正常零件没有差别, 金相检验也不能发现裂纹, 所以认为这种情况下的零件为无缺陷, 126%为超声波探伤仪可显示的最高波峰值, 高于126%的波峰高度仪将全部显示为126%。缺陷波波高为30%≤AM%<126%时认为断裂程度稍弱。适合于检测单一的台阶类产品如图7a、图7b所示。

(5) 音频探伤仪如图8所示, 用音频探伤仪检测裂纹的基本原理是根据敲击被测件发出声音的频率, 通过声波收集器收集声波, 经模拟器分析声波的共振频率, 再和标样录取的共振频率相比较, 计算机自动判别Pass或Fail。不同的被测件具有各自特殊的共振频率, 没有裂纹的金属产品, 会发出清脆的“叮”声, 而同种有裂纹的产品, 发出的声音会比较沉闷。音频探伤通过比对标样件和被测件的共振频率, 如果是正常产品, 判断为“Pass”;如果被测件有裂纹、缺角、内部材料缺陷及材料性质、密度等的差别, 共振点及振幅都会产生偏移, 计算机判断为“Fail”。音频探伤方法适用于各类粉末冶金零件。如果裂纹在径向产生, 可以在径向敲打被测件 (见图9a) ;内台阶带轮由于压制粉末流动, 易造成轴向或45°角度裂纹, 可以轴向敲打产品 (见图9b) 。

2.金相分析

对各类裂纹检测和探伤有质疑的裂纹部位可以通过金相显微镜分析 (见图10) 进行裂纹的情况确认。金相方法是判断裂纹最为准确的方法。前述其他方法有疑问时, 或者需要各种裂纹的标样, 都可以用金相法进行确认。但是需要强调的是, 金相法不是无损探伤, 用金相法必须对产品进行破坏, 所以只有实验室和确认时才会使用, 实际100%全检的探伤方法只有上述五种设备才会使用。

3.扫描电镜 (SEM) 分析

扫描电镜 (SEM) 能非常好地判别粉末冶金零件的裂纹是由生坯产生还是烧结后产生的 (见图11) 。如果是烧结后期受力断裂出现的裂纹, 断口处有韧窝。如果是生坯裂纹, 断口处没有韧窝。从图11中可以看出, 粉末冶金零件在烧结前已经开裂。

结语

各类裂纹检测和探伤设备相比的优缺点见附表。