第31卷，第3期 2011年3月
谱学光
与光
谱
分析
Speetroscopy and Speetral Analysis
钢液中多元素的LIBS实时定量分析
陈凯，陆继东，，李俊彦华南理工大学电力学院，广东广州
510640
Vol., 31, No. 3 pp823-826
March,2011
摘要将激光诱导击穿光讲(LIHS)技术直接应用于钢液成分的检测。研究结果表明，额气作为保护气不仅可以避免钢减表面的氢化，同时可以增强等离子体信号强度，在氢气氛围下，钢液表血被案焦成高功率密度的脉冲激光击穿形成等离子体，利用耦合（CD的多通道光纤光谱仪探测等离子体在冷却过程中发射的光谱信号，得到钢液组分的相关信息。根据分析谱线选取原则，确定了主要合金元索Mn，Si和Cr的特征谱线，并建立了相应元款的定标曲线，曲线的线性拟合度均在0.925以上，对应的质款浓度检测限分别为
75.7，23.8和724.5μgg~" 关键词
钢减；激光诱导击穿光谱；多元索检测；定量分析
文献标识码：A
中图分类号：0657.3：TF703.8 引言
随着钢铁生产日益大型化、高速化、连续化和测控高度一体化，要求熔体中的成分变化得到实时、快速响应，以使实现冶金过程的动态控制和成分调整，并且能够更准确地判断冶炼的终点，以提高所冶炼钢种的质"。现有的冶金过程质量控制，主要依赖于火花源点读光谱技术等离线分析技术，虽然该类技术的样品测试时间很短，伯是需要取样、冷却和打孵等样品预处理过程，导效龄个分析周期需时较长，难以满足冶炼过程连续、实时的质量控制要求。
激光诱导击穿光谱作为近年来快速发展的物质成分定性定量分析技术（laser-inducedbreakdownspectroscopy，简称 LIBS)，具有多元素同时快速检测和远距离非接触测量等优点(")，已被作为一项极具潜力的在线成分分析技术尝试应用于冶金行业。国内外研究者针对LIBS技术在固体合金成分及钢液成分检测方面开展了一系列研究工作。谢承利4、崔执风*和姚宁期等利用1.IBS技术对周态铝合金、铅黄铜合金和钢铁样品中元素的含缺进行了实验研究，部分元素的定量分析方面取得了较好的结果。Kondo"]和Bengtsonl"i等利用激光诱导击穿光讲检测钢铁表面的缺陷以及钢与钢流的区别，体现了LIBS在快速分析和微区分析等方面的优势。在熔融金属成分测量方而，相关研究主要集中在高温操头的设计方面，Awadhesh等(7.a]针对温度较低的熔融铝合金，将不锈钢操头插入熔融智渡，对智液中的部分元系进行了定肽分
收稿日期：2010-07-02，修订日期：2010-10-16
DOl;10.3964/i.issn.1000-0593(2011)03-0823-04
析。Peter等(*)用陶瓷长勺取出钢液，将高温探头伸进长勺中的钢液进行测量。在钢减点接测量过程中，激光与样品的有效作用点接关系到成分测域结果的代表性，本文利用高频感应炉模拟钢液点接测敏，对比了大气和领气环境下钢滤激光等离子体光讲危异。为了保证激光与俐液样品的有效作用，在氢气氛围保护下，对钢液合金元素进行分析，建立了定标曲线，得到了相应的检测限，为进一步发展LIBS在钢液直接测量方面的应用提供依据。
实验介绍
搭建的钢液测量系统如图1所示。激光光源为Nd： YAG调Q激光器，脉冲宽度6ns，工作波长为532nm，最大激光输出能肽为100mJ，光纤光谱仪具有8个探测通道，
miror
Derfarae Arflke
furmace
ke
laser head
laier power supply
Flg1
Setup of LIBS in the experiment
基金项目：国家自然科学基金项目(50576029)和广东省科技计划项目（2008B010400044)资助
作奢简介：陈凯，1986年生，华南理工大学电力学院硕1:研究生
·通讯联系人
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e-mail; jdlu@scut, edu, cn
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