JP3972307B2 - Ni emission spectroscopic analysis method and steel making method using this method - Google Patents

Ni emission spectroscopic analysis method and steel making method using this method Download PDF

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Description

本発明は、Ni(ニッケル)の発光分光分析方法に関し、特に、溶鋼中のNi含有率を溶解途中で高精度に分析するのに好適なNi発光分光分析方法に関する。   The present invention relates to an emission spectroscopic analysis method for Ni (nickel), and more particularly to a Ni emission spectroscopic analysis method suitable for analyzing Ni content in molten steel with high accuracy during melting.

従来より、電気炉設備においては、溶解途中で溶鋼をサンプリングし、その成分を発光分光分析することにより、各成分の追加投入量を調整している。斯かる成分調整の内、特にNiは、その単価が高いため、分析精度を高めることにより過剰な投入量を削減できれば、原料購入費を大幅に抑制できる利点があるという点より、その分析精度の向上が望まれている。   Conventionally, in an electric furnace facility, the molten steel is sampled in the middle of melting, and the components are subjected to emission spectroscopic analysis to adjust the additional input amount of each component. Among such component adjustments, especially Ni has a high unit price. Therefore, if the excess input can be reduced by increasing the analysis accuracy, there is an advantage that the raw material purchase cost can be greatly suppressed. Improvement is desired.

発光分光分析は、放電電極と試料との間でスパーク放電を数千回繰り返し、その放電光をスペクトル分析して、分析対象である元素特有の輝線光の発光強度を測定・解析するものである。ここで、試料中に含まれる分析対象の含有率が同一であったとしても、放電光の発光強度にはバラツキが生じるのが一般的であるため、当該バラツキを原因とする分析精度の低下を回避するべく、従来より種々の試みがなされている。   Emission spectroscopic analysis is to measure and analyze the emission intensity of the emission line light specific to the element to be analyzed by repeating a spark discharge several thousand times between the discharge electrode and the sample and performing spectral analysis of the discharge light. . Here, even if the content of the analysis target contained in the sample is the same, the emission intensity of the discharge light generally varies, and therefore the analysis accuracy is reduced due to the variation. Various attempts have been made to avoid this problem.

例えば、一般的な分析精度向上策としては、試料中に高濃度で含まれる元素(例えば、溶鋼中のFe)を放電状況のモニターとし、分析対象である元素の輝線光の発光強度と、前記モニター元素の輝線光の発光強度との比で評価する、つまりモニター元素の輝線光の発光強度で、分析対象である元素の輝線光の発光強度を正規化することにより、放電光の発光強度のバラツキの影響を低減するものが知られている。   For example, as a general measure for improving the accuracy of analysis, an element contained in a sample at a high concentration (for example, Fe in molten steel) is used as a monitor of the discharge state, the emission intensity of the emission line light of the element to be analyzed, By evaluating the ratio of the emission light of the monitor element to the emission intensity of the monitor element, that is, by normalizing the emission intensity of the emission light of the element being analyzed, the emission intensity of the discharge light What reduces the influence of variation is known.

また、試料中の複数の元素をモニター元素として指定し、一放電毎の上記複数の元素の輝線光強度が所定範囲であった各放電における被測定元素の輝線光強度を積分することにより、分析精度を向上させる方法が提案されている。換言すれば、前記所定範囲外の輝線光強度のデータを異常データとして削除することにより、放電光の発光強度のバラツキを抑制し、これにより分析精度を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Also, analysis is performed by designating multiple elements in the sample as monitor elements and integrating the emission line light intensity of the element to be measured in each discharge where the emission line intensity of the multiple elements per discharge was within a predetermined range. A method for improving the accuracy has been proposed. In other words, a method has been proposed in which variation in emission intensity of the discharge light is suppressed by deleting data on the emission line intensity outside the predetermined range as abnormal data, thereby improving analysis accuracy (for example, Patent Document 1).

上記特許文献1では、前記所定範囲(有効範囲)の決定方法について明確な指針が記載されておらず、具体例として、輝線光強度の平均値±2σの範囲が示されているものの、これは輝線光強度の分布が正規分布であることを前提とした一般的なノイズ除去のための統計的手法を開示するに留まるものである。   In the above-mentioned Patent Document 1, there is no clear guideline regarding the method for determining the predetermined range (effective range), and as a specific example, the range of the average value of the emission line light intensity ± 2σ is shown. This is only to disclose a general statistical method for noise removal on the assumption that the distribution of the emission line light intensity is a normal distribution.

ここで、本発明の発明者らが、溶鋼中のFeをモニタ元素として、Feの輝線光の発光強度と、溶鋼中のNiの輝線光の発光強度/Feの輝線光の発光強度とを発光分光分析によって実際に測定した例を図7に示す。なお、図7の横軸にはNiの輝線光の発光強度/Feの輝線光の発光強度を、縦軸にはFeの輝線光の発光強度(無次元単位)をプロットした。図7に示すように、Feの輝線光の発光強度は、分布A及び分布Bに二極化される傾向となるが、上記特許文献1のように、Feの輝線光強度の平均値±2σの範囲を有効範囲とすると、当該有効範囲は、1997〜9577(無次元単位)となり、略全てのデータが有効範囲に含まれることになる。従って、Feの輝線光の発光強度でNiの輝線光の発光強度を正規化したとしても、図7に示すように、正規化後の発光強度のバラツキも大きく、分析精度は向上しないという問題がある。これは、上記特許文献1のように、モニター元素を複数とした場合も同様である。
特許第2522216号公報
Here, the inventors of the present invention emitted the emission intensity of Fe emission light and the emission intensity of the emission line light of Ni / the emission intensity of the emission line light of Fe using Fe in the molten steel as a monitor element. An example actually measured by spectroscopic analysis is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 7 plots the emission intensity of Ni emission line light / the emission intensity of Fe emission line light, and the vertical axis shows the emission intensity (dimensionless unit) of Fe emission line light. As shown in FIG. 7, the emission intensity of the Fe emission line light tends to be dipolarized into a distribution A and a distribution B, but as in Patent Document 1, the average value of the emission line light intensity of Fe ± 2σ. If the range is an effective range, the effective range is 1997 to 9577 (dimensionless unit), and almost all data is included in the effective range. Therefore, even if the emission intensity of the Ni emission line light is normalized by the emission intensity of the Fe emission line light, as shown in FIG. 7, there is a large variation in emission intensity after normalization, and the analysis accuracy is not improved. is there. The same applies to the case where a plurality of monitor elements are used as in Patent Document 1 described above.
Japanese Patent No. 252216

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、放電光の発光強度のバラツキの影響を低減し、試料中のNi含有率を高精度に分析することのできるNi発光分光分析方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and is capable of reducing the influence of the variation in the emission intensity of the discharge light and analyzing the Ni content in the sample with high accuracy. It is an object to provide an emission spectroscopic analysis method.

前記課題を解決するべく、本発明は、請求項1に記載の如く、放電電極と、当該放電電極に対向配置されNiを含有する試料との間に複数回のスパーク放電を行い、放電光をスペクトル分析することにより、試料中のNi含有率を算出する発光分光分析方法であって、Ni及び試料中に含まれる他元素のそれぞれについて、輝線光の発光強度データを各スパーク放電毎に採取するステップと、前記複数回のスパーク放電について、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算するステップと、前記複数回のスパーク放電について、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成するステップと、前記度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、前記演算されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を抽出するステップと、前記抽出されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値を算出するステップと、前記算出した平均値に基づき、Ni含有率を算出するステップとを含むことを特徴とするNi発光分光分析方法を提供するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, as described in claim 1, performs a plurality of spark discharges between a discharge electrode and a sample containing Ni that is disposed opposite to the discharge electrode, and generates discharge light. An emission spectroscopic analysis method for calculating the Ni content in a sample by performing spectral analysis, and collecting emission intensity data of emission line light for each spark discharge for Ni and other elements contained in the sample. Calculating the emission intensity of the bright line light of Ni / the emission intensity of the bright line light of other elements for the plurality of spark discharges; and the emission intensity of the bright line light of the other elements for the multiple spark discharges. A step of creating a frequency distribution diagram of the data, and only for the spark discharge from which emission intensity data having a numerical value larger than the valley portion of the frequency distribution diagram was obtained, Extracting the emission intensity of the line light / the emission intensity of the bright line light of the other element, calculating the average value of the emission intensity of the extracted Ni emission line light / the emission intensity of the bright line light of the other element, And a step of calculating the Ni content based on the calculated average value.

請求項1に係る発明によれば、試料中に含まれるNi以外の他元素をモニター元素として、複数回のスパーク放電について、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算した後、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成し、当該度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、前記演算したNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を抽出することになる。換言すれば、本発明の発明者らは、複数回のスパーク放電について、他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成した場合、当該度数分布図が2つのピークを有する双峰状の度数分布となることを見出し、それらピーク間に位置する谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とし、当該有効なスパーク放電についてのNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を抽出することで、分析精度を向上させ得ることを見出した。なお、前記度数分布図が双峰状の度数分布となる理由としては、放電電極から試料までの放電経路が、試料面に略垂直な最短経路を辿る場合と、当該最短経路の側方に反れる場合との2種類存在し、各スパーク放電毎に放電経路が異なり両者が混在することが原因であると考えられる。ここで、放電経路が最短経路となる方が、放電光の発光強度は高くなることから、度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とする請求項1に係る発明によれば、2種類の放電経路の内、比較的安定した発光強度が得られる最短経路を辿ったスパーク放電を有効とすることになり、これにより分析精度を向上させることが可能である。   According to the first aspect of the present invention, the emission intensity of the emission line light of Ni / the emission intensity of the emission line light of another element is calculated for a plurality of spark discharges using other elements other than Ni contained in the sample as monitor elements. After that, a frequency distribution diagram of the emission intensity data of the emission light of the other element is created, and only for the spark discharge in which the emission intensity data having a numerical value larger than the valley portion of the frequency distribution diagram is obtained, the calculated Ni The emission intensity of the emission line light / the emission intensity of the emission line light of another element is extracted. In other words, when the inventors of the present invention create a frequency distribution diagram of emission intensity data of emission line light of other elements for a plurality of spark discharges, the frequency distribution diagram has a bimodal shape having two peaks. It is found that it becomes a frequency distribution of, and only the spark discharge from which the emission intensity data having a numerical value larger than the valley located between the peaks is obtained is effective, and the emission intensity of the Ni emission line light for the effective spark discharge / It has been found that the analysis accuracy can be improved by extracting the emission intensity of emission light from other elements. The reason why the frequency distribution diagram has a bimodal frequency distribution is that the discharge path from the discharge electrode to the sample follows the shortest path substantially perpendicular to the sample surface and the side opposite to the shortest path. This is considered to be caused by the fact that the discharge path is different for each spark discharge and the both are mixed. Here, since the light emission intensity of the discharge light is higher when the discharge path is the shortest path, only the spark discharge in which light emission intensity data having a numerical value larger than the valley part of the frequency distribution diagram is obtained is valid. According to the invention according to item 1, the spark discharge that has followed the shortest path that can obtain a relatively stable light emission intensity among the two kinds of discharge paths is made effective, thereby improving the analysis accuracy. Is possible.

さらに、請求項1に係る発明によれば、前記抽出されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値に基づき、Ni含有率が算出される。ここで、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値に基づきNi含有率を算出するには、Ni含有率がそれぞれ異なる既知の試料について、予め前記平均値と、化学分析により算出したNi含有率との関係を検量線として取得しておき、当該検量線を用いるようにすればよい。   Furthermore, according to the first aspect of the present invention, the Ni content is calculated based on the average value of the emission intensity of the extracted Ni emission line light / the emission intensity of the emission light of other elements. Here, in order to calculate the Ni content based on the average value of the emission intensity of the bright line light of Ni / the emission intensity of the bright line light of other elements, the average value is calculated in advance for the known samples having different Ni contents, A relationship with the Ni content calculated by chemical analysis may be acquired as a calibration curve, and the calibration curve may be used.

なお、請求項1に係る発明では、全てのスパーク放電について、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算した後に、度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を抽出するように構成している。換言すれば、全てのスパーク放電について、モニター元素である他元素の輝線光の発光強度でNiの輝線光の発光強度を正規化した後に、不必要な正規化発光強度データを削除する構成としているが、これらの順序を入れ替え、不必要な発光強度データ(Ni及び他元素の輝線光の発光強度データ)を先に削除した後に、残りの発光強度データを正規化する構成とすることも可能である。   In the invention according to claim 1, for all spark discharges, after calculating the emission intensity of Ni emission line light / emission intensity of emission light of other elements, the emission intensity having a value larger than the valley of the frequency distribution diagram Only for the spark discharge for which data was obtained, the emission intensity of Ni emission line light / the emission intensity of emission light of other elements is extracted. In other words, for all spark discharges, unnecessary normalized emission intensity data is deleted after normalizing the emission intensity of the Ni emission line light with the emission intensity of the emission line light of the other element as the monitor element. However, it is also possible to change the order of these and delete unnecessary emission intensity data (emission intensity data of emission light of Ni and other elements) first, and then normalize the remaining emission intensity data. is there.

すなわち、前記課題を解決するべく、本発明は、請求項2に記載の如く、放電電極と、当該放電電極に対向配置されNiを含有する試料との間に複数回のスパーク放電を行い、放電光をスペクトル分析することにより、試料中のNi含有率を算出する発光分光分析方法であって、Ni及び試料中に含まれる他元素のそれぞれについて、輝線光の発光強度データを各スパーク放電毎に採取するステップと、前記複数回のスパーク放電について、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成するステップと、前記度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、Ni及び他元素の輝線光の発光強度データをそれぞれ抽出するステップと、前記抽出されたNi及び他元素の輝線光の発光強度データについて、各スパーク放電毎に、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算するステップと、前記演算されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値を算出するステップと、前記算出した平均値に基づき、Ni含有率を算出するステップとを含むことを特徴とするNi発光分光分析方法とすることも可能である。   That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention performs a plurality of spark discharges between a discharge electrode and a sample containing Ni disposed opposite to the discharge electrode, as described in claim 2, An emission spectroscopic analysis method for calculating the Ni content in a sample by spectrally analyzing light, wherein emission intensity data of emission line light is obtained for each spark discharge for each of Ni and other elements contained in the sample. A step of collecting, a step of creating a frequency distribution diagram of emission intensity data of emission line light of the other elements for the plurality of spark discharges, and emission intensity data having a numerical value larger than a valley portion of the frequency distribution diagram is obtained. Extracting emission intensity data of emission line light of Ni and other elements only for the spark discharge thus obtained, and emission intensity of emission line light of the extracted Ni and other elements, respectively For each spark discharge, the step of calculating the emission intensity of the Ni emission line light / the emission intensity of the emission light of the other element, and the calculated emission intensity of the Ni emission line light / the emission line light of the other element. A Ni emission spectroscopic analysis method characterized by including a step of calculating an average value of emission intensity and a step of calculating a Ni content based on the calculated average value is also possible.

前記試料が溶鋼からサンプリングした分析試料である場合には、請求項3に記載の如く、前記他元素は、含有率の高いFeとすることが好ましい。   When the sample is an analytical sample sampled from molten steel, as described in claim 3, the other element is preferably Fe having a high content.

なお、本発明は、請求項4に記載の如く、請求項1から3のいずれかに記載の方法を用いて試料中のNi含有率を算出し、当該算出したNi含有率に基づきNi投入量を調整することを特徴とする製鋼方法としても提供され、これにより、製鋼の際の過剰なNi投入量を削減でき、原料購入費を大幅に抑制できるという利点が得られる。   In the present invention, as described in claim 4, the Ni content in the sample is calculated using the method according to any of claims 1 to 3, and the amount of Ni input is calculated based on the calculated Ni content. It is also provided as a steelmaking method characterized by adjusting the amount of steel, and this provides the advantage that the excessive amount of Ni input during steelmaking can be reduced and the raw material purchase cost can be greatly suppressed.

以上に説明したように、本発明に係るNi発光分光分析方法によれば、試料中に含まれるNi以外の他元素をモニター元素として、複数回のスパーク放電について、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成し、度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とするため、データのバラツキを低減することが可能であり、結果としてNi含有率の測定精度を向上させることが可能である。   As described above, according to the Ni emission spectroscopic analysis method according to the present invention, emission of bright line light of the other elements is performed for a plurality of spark discharges using an element other than Ni contained in the sample as a monitor element. Creates a frequency distribution map of intensity data, and enables only spark discharges with emission intensity data that is larger than the troughs of the frequency distribution chart, enabling data variation to be reduced. As a result, it is possible to improve the measurement accuracy of the Ni content.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るNi発光分光分析方法を実施するための発光分光分析装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る発光分光分析装置は、放電回路1と、放電室2と、分光器3と、積分器4と、A/D変換器5と、インターフェース(I/F)基板6と、マイクロコンピュータ7とを備えている。より具体的には、放電室2には、放電回路1に接続された放電電極21が備えられており、放電電極21に対向するようにNiを含有する試料(本実施形態では溶鋼からサンプリングされた分析試料)Sが配置可能とされている。また、分光器3は、内部が真空状態とされており、入口スリット31と、回折格子32と、出口スリット33と、複数の光電子増倍管34とが備えられている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an emission spectroscopic analysis apparatus for carrying out a Ni emission spectroscopic analysis method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the emission spectroscopic analysis apparatus according to this embodiment includes a discharge circuit 1, a discharge chamber 2, a spectrometer 3, an integrator 4, an A / D converter 5, and an interface (I / I). F) A substrate 6 and a microcomputer 7 are provided. More specifically, the discharge chamber 2 is provided with a discharge electrode 21 connected to the discharge circuit 1, and a sample containing Ni so as to face the discharge electrode 21 (sampled from molten steel in this embodiment). Analysis sample) S can be arranged. The spectrometer 3 is in a vacuum state and includes an entrance slit 31, a diffraction grating 32, an exit slit 33, and a plurality of photomultiplier tubes.

以上の構成を有する発光分光分析装置によって、放電電極21と、放電電極21に対向配置された試料Sとの間に複数回(本実施形態では1200回)のスパーク放電を行い、分光器3により放電光をスペクトル分析することにより、試料S中のNi含有率が算出される。より具体的には、まず、放電回路1から放電電極21に高電圧パルスを繰り返し印加することにより、放電電極21と試料Sとの間に複数回のスパーク放電を生じさせる。分光器3には、放電室2におけるスパーク放電で生じた放電光が入射し、入口スリット31を介して平行光束とされる。次に、平行光束とされた放電光は、回折格子32で分光され、出口スリット33を介して、試料S中に含まれる各元素の輝線光毎に各光電子増倍管34に入射することになる。各高電子増倍管34で検出した輝線光の発光強度信号は、各スパーク放電毎に積分器4で積分された後、A/D変換器5でデジタルデータに変換される。変換された各スパーク放電毎の輝線光の発光強度データは、I/F基板6を介して、マイクロコンピュータ7に送信され、記憶された後、当該マイクロコンピュータ7内にインストールされた所定の演算プログラムによって、後述するような演算が施され、試料S内のNi含有率が算出される。なお、マイクロコンピュータ7は、I/F基板6を介して、放電回路1にも接続されており、マイクロコンピュータ7内にインストールされた所定の制御プログラムによって、所定のタイミングで放電回路1を動作させ、これに同期して輝線光の発光強度データを取り込むように構成されている。   With the emission spectroscopic analysis apparatus having the above configuration, spark discharge is performed a plurality of times (1200 times in the present embodiment) between the discharge electrode 21 and the sample S disposed opposite to the discharge electrode 21, and the spectrometer 3 By analyzing the discharge light spectrum, the Ni content in the sample S is calculated. More specifically, first, a high voltage pulse is repeatedly applied from the discharge circuit 1 to the discharge electrode 21 to generate a plurality of spark discharges between the discharge electrode 21 and the sample S. Discharge light generated by the spark discharge in the discharge chamber 2 enters the spectroscope 3 and is converted into a parallel light flux through the entrance slit 31. Next, the discharge light converted into a parallel light beam is split by the diffraction grating 32 and is incident on each photomultiplier tube 34 for each emission line light of each element contained in the sample S via the exit slit 33. Become. The emission intensity signal of the bright line light detected by each high electron multiplier 34 is integrated by the integrator 4 for each spark discharge and then converted to digital data by the A / D converter 5. The converted emission intensity data of the emission line light for each spark discharge is transmitted to the microcomputer 7 via the I / F substrate 6 and stored therein, and then a predetermined calculation program installed in the microcomputer 7 Thus, a calculation as described later is performed, and the Ni content in the sample S is calculated. The microcomputer 7 is also connected to the discharge circuit 1 via the I / F board 6 and operates the discharge circuit 1 at a predetermined timing by a predetermined control program installed in the microcomputer 7. In synchronism with this, the emission intensity data of the bright line light is captured.

以下、上記演算プログラムによる演算内容について詳細に説明する。
図2は、本実施形態に係る発光分光装置における演算内容を概略的に示すフロー図である。図2に示すように、まず、前述のようにして採取した各スパーク放電毎の輝線光の発光強度データに基づき、複数回のスパーク放電について、Niの輝線光の発光強度/Feの輝線光の発光強度(以下、適宜Ni/Feという)を演算する(S1)。つまり、Feの輝線光の発光強度でNiの輝線光の発光強度を正規化する。
Hereinafter, the details of the calculation performed by the calculation program will be described.
FIG. 2 is a flowchart schematically showing calculation contents in the emission spectroscopic device according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, first, based on the emission intensity data of the emission line light for each spark discharge collected as described above, the emission intensity of Ni emission line light / the emission line light of Fe for a plurality of spark discharges. The light emission intensity (hereinafter referred to as Ni / Fe as appropriate) is calculated (S1). That is, the emission intensity of the Ni emission line light is normalized by the emission intensity of the Fe emission line light.

次に、前記複数回のスパーク放電について、Feの輝線光の発光強度順にデータ(Feの輝線光の発光強度データ及びNi/Feデータ)を並べ替えると共に、Feの輝線光の発光強度データの度数分布図を作成する(S2)。   Next, for the plurality of spark discharges, the data (Fe emission line light emission intensity data and Ni / Fe data) are rearranged in the order of the emission intensity of the Fe emission line light and the frequency of the emission intensity data of the Fe emission line light. A distribution map is created (S2).

図3は、作成したFeの輝線光の発光強度データの度数分布図の一例を示す。なお、図3の横軸には約240の区間単位毎にFeの輝線光の発光強度(無次元単位)を、縦軸には各区間に属する度数をそれぞれプロットした。なお、区間単位としては、輝線光の発光強度データの最大値と最小値との間を35〜40程度に分割するように決定すればよい。図3に示すように、Feの輝線光の発光強度データの度数分布図は、2つのピークを有する双峰状の度数分布となる。これは、図4に示すように、放電電極21から試料Sまでの放電経路が、試料面に略垂直な最短経路P1を辿る場合と、最短経路P1の側方に反れる経路P2(図4では便宜上、経路P2を一経路として図示しているが、実際には相異なる複数の経路を辿ると考えられる)を辿る場合との2種類存在し、各スパーク放電毎に放電経路が異なり両者が混在することが原因であると考えられる。   FIG. 3 shows an example of a frequency distribution diagram of the emission intensity data of the created Fe emission line light. In FIG. 3, the emission intensity (dimensionless unit) of the Fe bright line light is plotted for each of about 240 section units on the horizontal axis, and the frequency belonging to each section is plotted on the vertical axis. In addition, what is necessary is just to determine so that it may divide | segment between the maximum value and minimum value of the emission intensity data of bright line light into about 35-40 as a section unit. As shown in FIG. 3, the frequency distribution diagram of the emission intensity data of the emission line light of Fe is a bimodal frequency distribution having two peaks. As shown in FIG. 4, the discharge path from the discharge electrode 21 to the sample S follows the shortest path P1 that is substantially perpendicular to the sample surface, and the path P2 that warps to the side of the shortest path P1 (FIG. 4). However, for the sake of convenience, the route P2 is illustrated as one route, but there are actually two types of cases where the route follows a plurality of different routes), and the discharge route differs for each spark discharge. It is thought to be caused by mixing.

以上のようにして度数分布図を作成した後、度数分布図の谷部V(図3参照)よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、前記演算されたNi/Feを抽出する。換言すれば、谷部Vよりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とし、当該有効なスパーク放電についてのNi/Feを抽出するように構成している。より具体的に説明すれば、本実施形態では、谷部Vよりも数値の大きい発光強度データの累積度数と、谷部Vよりも数値の小さい発光強度データの累積度数とが略等しくなるという知見に基づき、図2に示すように、Feの輝線光の発光強度の低いものから順に全度数(全スパーク放電回数に相当)の50%に相当する度数のNi/Feを削除して、残りのNi/Feを抽出するように構成している(S3、S4)。   After creating the frequency distribution chart as described above, the calculated Ni / Fe is calculated only for the spark discharge in which the emission intensity data having a numerical value larger than the valley V (see FIG. 3) of the frequency distribution chart is obtained. Extract. In other words, only the spark discharge from which emission intensity data having a numerical value larger than that of the valley V is obtained is made effective, and Ni / Fe for the effective spark discharge is extracted. More specifically, in this embodiment, the knowledge that the cumulative frequency of the emission intensity data having a numerical value larger than that of the valley portion V and the cumulative frequency of the emission intensity data having a numerical value lower than that of the valley portion V are substantially equal. As shown in FIG. 2, Ni / Fe having a frequency corresponding to 50% of all frequencies (corresponding to the total number of spark discharges) is deleted in order from the lowest emission intensity of the Fe emission line light, and the remaining Ni / Fe is extracted (S3, S4).

但し、本発明はこれに限るものではなく、例えば、マイクロコンピュータ7が具備するモニタに前記度数分布図が表示されるように構成し、谷部Vを目視で確認して、当該谷部Vにおける発光強度データの数値をキーボード等で入力することにより、谷部Vよりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみNi/Feを抽出するように構成することも可能である。なお、谷部Vよりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とし、当該有効なスパーク放電についてのNi/Feを抽出するように構成することは、前述した図7に示す分布BにあるNi/Feを削除し、分布AにあるNi/Feのみを抽出することに相当する。   However, the present invention is not limited to this. For example, the frequency distribution diagram is configured to be displayed on a monitor included in the microcomputer 7, and the valley V is visually confirmed. It is also possible to configure such that Ni / Fe is extracted only for the spark discharge in which the emission intensity data having a value larger than the valley V is obtained by inputting the emission intensity data with a keyboard or the like. In addition, it is shown in FIG. 7 described above that only the spark discharge in which the emission intensity data having a numerical value larger than that of the valley V is obtained is valid and Ni / Fe is extracted for the effective spark discharge. This corresponds to deleting Ni / Fe in the distribution B and extracting only Ni / Fe in the distribution A.

このように、度数分布図の谷部Vよりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電のみを有効とすれば、図4に示す2種類の放電経路の内、比較的安定した大きな発光強度が得られる最短経路P1を辿ったスパーク放電を有効とすることになり、これにより分析精度を向上させることが可能である。   Thus, if only the spark discharge from which emission intensity data having a numerical value larger than that of the valley V of the frequency distribution diagram is obtained is effective, the relatively stable large emission of the two types of discharge paths shown in FIG. The spark discharge that follows the shortest path P1 from which the intensity can be obtained is made effective, thereby improving the analysis accuracy.

次に、図2に示すように、前述のようにして抽出したNi/Feの平均値を算出し(S5)、当該平均値に基づき、Ni含有率を算出する。より具体的には、Ni含有率がそれぞれ異なる既知の試料について、予め前記平均値と、化学分析により算出したNi含有率との関係を検量線(図5参照。なお、図5においてプロットされている点データが、検量線作成に使用したデータである)として取得(マイクロコンピュータ7内に記憶される)しておき、当該検量線を用いてNi含有率を算出する(S6)。   Next, as shown in FIG. 2, the average value of Ni / Fe extracted as described above is calculated (S5), and the Ni content is calculated based on the average value. More specifically, for known samples with different Ni contents, the relationship between the average value and the Ni content calculated by chemical analysis in advance is a calibration curve (see FIG. 5; plotted in FIG. 5). The obtained point data is the data used to create the calibration curve) (stored in the microcomputer 7), and the Ni content is calculated using the calibration curve (S6).

以上に説明した本実施形態に係る発光分光分析方法によれば、測定誤差(測定値と化学分析値との差)の標準偏差が0.102%となり、採取した全ての発光強度データを対象とする発光分光分析方法による0.162%に対して、十分に測定精度を高めることが可能であった。従って、本実施形態に係る方法を用いて試料S中のNi含有率を算出し、当該算出したNi含有率に基づきNi投入量を調整するようにすれば、製鋼の際の過剰なNi投入量を削減でき、原料購入費を大幅に抑制できるという利点が得られる。   According to the emission spectroscopic analysis method according to the present embodiment described above, the standard deviation of the measurement error (difference between the measurement value and the chemical analysis value) is 0.102%, and all the collected emission intensity data are targeted. It was possible to sufficiently improve the measurement accuracy with respect to 0.162% according to the emission spectroscopic analysis method. Therefore, if the Ni content in the sample S is calculated using the method according to the present embodiment, and the Ni input is adjusted based on the calculated Ni content, the excessive Ni input during steel making is adjusted. Can be reduced and the cost of purchasing raw materials can be greatly reduced.

なお、本実施形態に係る発光分光分析方法では、全てのスパーク放電について、Ni/Feを演算(図2のS1)した後に、不必要なNi/Feを削除(図2のS4)する構成としているが、無論これに限るものではなく、不必要な発光強度データ(Ni及びFeの輝線光の発光強度データ)を先に削除した後に、残りの発光強度データについてNi/Feを演算する構成とすることも可能である。   In the emission spectroscopic analysis method according to the present embodiment, unnecessary Ni / Fe is deleted (S4 in FIG. 2) after calculating Ni / Fe (S1 in FIG. 2) for all spark discharges. However, the present invention is not limited to this, and unnecessary emission intensity data (emission intensity data of Ni and Fe emission line light) is deleted first, and then Ni / Fe is calculated for the remaining emission intensity data. It is also possible to do.

また、本実施形態では、Niの輝線光の発光強度を正規化するためのモニター元素としてFeを使用する態様について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、試料S中に含まれる限りにおいて、他の元素を使用することも可能である。図6は、試料S中に含まれるMgの輝線光の発光強度データの度数分布図の一例を示す。図6に示すように、Mgの輝線光の発光強度データの度数分布図も、2つのピークを有する双峰状の度数分布となるため、当該度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ有効とすることで、測定精度を高めることが可能である。   In the present embodiment, the aspect of using Fe as a monitor element for normalizing the emission intensity of the Ni emission line light has been described. However, the present invention is not limited to this, as long as it is included in the sample S. It is also possible to use other elements. FIG. 6 shows an example of a frequency distribution diagram of emission intensity data of Mg emission line light contained in the sample S. As shown in FIG. 6, the frequency distribution diagram of the emission intensity data of the Mg emission line light is also a bimodal frequency distribution having two peaks, and thus the emission intensity having a numerical value larger than that of the valley portion of the frequency distribution chart. The measurement accuracy can be improved by making it effective only for the spark discharge from which data was obtained.

図1は、本発明の一実施形態に係るNi発光分光分析方法を実施するための発光分光分析装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an emission spectroscopic analysis apparatus for carrying out a Ni emission spectroscopic analysis method according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す発光分光装置における演算内容を概略的に示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart schematically showing calculation contents in the emission spectroscopic apparatus shown in FIG. 図3は、図1に示す発光分光装置によって作成したFeの輝線光の発光強度データの度数分布図の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a frequency distribution diagram of emission intensity data of Fe emission line light created by the emission spectroscopic apparatus shown in FIG. 図4は、図1に示す発光分光装置における放電電極から試料までの放電経路を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a discharge path from the discharge electrode to the sample in the emission spectroscopic apparatus shown in FIG. 図5は、図1に示す発光分光装置でNi含有量を算出するための検量線の一例を示す。FIG. 5 shows an example of a calibration curve for calculating the Ni content in the emission spectrometer shown in FIG. 図6は、図1に示す発光分光装置によって作成したMgの輝線光の発光強度データの度数分布図の一例を示す。FIG. 6 shows an example of a frequency distribution diagram of the emission intensity data of Mg emission line light created by the emission spectroscopic apparatus shown in FIG. 図7は、溶鋼中のFeをモニタ元素として、Feの輝線光の発光強度と、溶鋼中のNiの輝線光の発光強度/Feの輝線光の発光強度とを発光分光分析によって測定した結果例を示す。FIG. 7 shows an example of the result of emission spectroscopic analysis of the emission intensity of Fe emission line light and the emission intensity of Ni emission line light / emission intensity of Fe emission light in molten steel using Fe in the molten steel as a monitor element. Indicates.

符号の説明Explanation of symbols

1…放電回路
3…分光器
7…マイクロコンピュータ
21…放電電極
S…試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Discharge circuit 3 ... Spectrometer 7 ... Microcomputer 21 ... Discharge electrode
S ... Sample

Claims (4)

放電電極と、当該放電電極に対向配置されNiを含有する試料との間に複数回のスパーク放電を行い、放電光をスペクトル分析することにより、試料中のNi含有率を算出する発光分光分析方法であって、
Ni及び試料中に含まれる他元素のそれぞれについて、輝線光の発光強度データを各スパーク放電毎に採取するステップと、
前記複数回のスパーク放電について、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算するステップと、
前記複数回のスパーク放電について、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成するステップと、
前記度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、前記演算されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を抽出するステップと、
前記抽出されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値を算出するステップと、
前記算出した平均値に基づき、Ni含有率を算出するステップとを含むことを特徴とするNi発光分光分析方法。
An emission spectroscopic analysis method for calculating a Ni content in a sample by performing a plurality of spark discharges between a discharge electrode and a sample containing Ni disposed opposite to the discharge electrode and performing spectral analysis of the discharge light. Because
For each of Ni and other elements contained in the sample, the step of collecting emission intensity data of emission line light for each spark discharge;
Calculating the emission intensity of the bright line light of Ni / the emission intensity of the bright line light of other elements for the plurality of spark discharges;
For the plurality of spark discharges, creating a frequency distribution diagram of emission intensity data of the emission light of the other elements;
Extracting the calculated emission intensity of the emission line light of Ni / the emission line light of other elements only for the spark discharge from which emission intensity data having a value larger than the valley of the frequency distribution diagram was obtained;
Calculating an average value of emission intensity of the extracted Ni emission line light / emission intensity of emission light of other elements;
And a step of calculating a Ni content based on the calculated average value.
放電電極と、当該放電電極に対向配置されNiを含有する試料との間に複数回のスパーク放電を行い、放電光をスペクトル分析することにより、試料中のNi含有率を算出する発光分光分析方法であって、
Ni及び試料中に含まれる他元素のそれぞれについて、輝線光の発光強度データを各スパーク放電毎に採取するステップと、
前記複数回のスパーク放電について、前記他元素の輝線光の発光強度データの度数分布図を作成するステップと、
前記度数分布図の谷部よりも数値の大きい発光強度データが得られたスパーク放電についてのみ、Ni及び他元素の輝線光の発光強度データをそれぞれ抽出するステップと、
前記抽出されたNi及び他元素の輝線光の発光強度データについて、各スパーク放電毎に、Niの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度を演算するステップと、
前記演算されたNiの輝線光の発光強度/他元素の輝線光の発光強度の平均値を算出するステップと、
前記算出した平均値に基づき、Ni含有率を算出するステップとを含むことを特徴とするNi発光分光分析方法。
An emission spectroscopic analysis method for calculating a Ni content in a sample by performing a plurality of spark discharges between a discharge electrode and a sample containing Ni disposed opposite to the discharge electrode and performing spectral analysis of the discharge light. Because
For each of Ni and other elements contained in the sample, the step of collecting emission intensity data of emission line light for each spark discharge;
For the plurality of spark discharges, creating a frequency distribution diagram of emission intensity data of the emission light of the other elements;
Extracting emission intensity data of bright line light of Ni and other elements only for the spark discharge from which emission intensity data having a numerical value larger than the valley of the frequency distribution diagram was obtained,
For the emission intensity data of the extracted Ni and other element emission line light, calculating the emission intensity of Ni emission line light / emission intensity of other element emission line for each spark discharge;
Calculating the average value of the calculated emission intensity of the emission line light of Ni / the emission intensity of the emission line light of other elements;
And a step of calculating a Ni content based on the calculated average value.
前記試料は溶鋼からサンプリングした分析試料であり、前記他元素はFeであることを特徴とする請求項1又は2に記載のNi発光分光分析方法。 The Ni emission spectroscopic analysis method according to claim 1 or 2, wherein the sample is an analysis sample sampled from molten steel, and the other element is Fe. 請求項1から3のいずれかに記載の方法を用いて試料中のNi含有率を算出し、当該算出したNi含有率に基づきNi投入量を調整することを特徴とする製鋼方法。 A steelmaking method, wherein the Ni content in a sample is calculated using the method according to any one of claims 1 to 3, and the Ni input amount is adjusted based on the calculated Ni content.
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