Technische Definition
Der Schmelzmetall-Zusammensetzungsanalysator ist ein industrielles System für die kontinuierliche In-situ-Analyse der Zusammensetzung von Schmelzmetallen während grundlegender Metallherstellungsprozesse. Er liefert Echtzeitdaten zu Elementkonzentrationen wie Kohlenstoff, Silizium und Mangan in Öfen, Pfannen oder Gießlinien. Dies ermöglicht eine präzise Qualitätskontrolle, reduziert Chargen außerhalb der Spezifikation und optimiert Legierungszusätze. Das System ist für raue Gießereiumgebungen mit hohen Temperaturen und Staub ausgelegt.
Der Analysator arbeitet mit optischer Emissionsspektroskopie (OES) oder laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIBS), um das Licht zu analysieren, das von einem Funken oder Laserpuls auf der Schmelzmetalloberfläche emittiert wird, und bestimmt so die elementare Zusammensetzung. Er ist in einem Edelstahlgehäuse mit einem Quarzglasfenster und einer Keramiksondenspitze untergebracht und verwendet Kupferelektroden zur Funkenereugung. Das System enthält ein Spektrometer für die Spektralanalyse.
Zu den wichtigsten Parametern gehören eine Analysezeit von 2–5 Sekunden pro Messzyklus, ein Temperaturbereich von 0–50 °C für das Schmelzmetall und die Erfassung von Elementen wie Fe, C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Cu, Al und Ti. Die Messgenauigkeit beträgt ±0,05 %, mit einem Messbereich von 0,001–100 % für Legierungselemente. Die Abtastfrequenz beträgt 1–10 Hz, und das System arbeitet mit einer einphasigen 220-V-AC-Versorgung (±10 %) und verbraucht bis zu 500 W. Es erfordert eine Inertgasversorgung mit 0,1–0,5 MPa zur Spülung der Sonde. Das System hat eine Schutzart von IP54 gemäß IEC 60529 und bietet RS485- und 4–20-mA-Analogausgänge für die Prozesssteuerung. Das Gewicht liegt je nach Konfiguration und Sondenlänge zwischen 15 und 25 kg.
Alle aufgeführten Werte sind Referenzbereiche und müssen mit dem Hersteller für spezifische Modelle und Anwendungen verifiziert werden. Die Auflistung einer Norm ist eine Beschaffungs- und Verifizierungsreferenz und kein Nachweis für Zertifizierung oder Konformität.
Funktionsprinzip
Der Analysator verwendet optische Emissionsspektroskopie (OES) oder laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS). Bei OES wird ein elektrischer Funke zwischen Kupferelektroden und der Schmelzmetalloberfläche erzeugt, der Atome anregt, charakteristisches Licht zu emittieren. Bei LIBS ablatiert ein Laserpuls eine kleine Materialmenge und erzeugt ein Plasma, das Licht emittiert. Das emittierte Licht wird durch ein Quarzglasfenster gesammelt und zu einem Spektrometer geleitet, das das Licht in seine Wellenlängen zerlegt. Durch die Analyse der Intensität spezifischer Spektrallinien bestimmt das System die Konzentration von Elementen wie Kohlenstoff, Silizium und Mangan. Der gesamte Messzyklus dauert 2–5 Sekunden und liefert nahezu Echtzeitdaten für die Prozesssteuerung.
