范文一：钢材含碳量电磁无损检测方法

钢材含碳量电磁无损检测方法

，力孙亚飞李

( ，519090)广东科学技术职业学院 机械与电子工程学院广东 珠海

: 。摘要钢材含碳量在线无损检测技术在钢铁工业精确过程控制中起着至关重要的作用电磁方法广泛应用 于

，，离线钢材含碳量的无损检测但多数传统方法只是利用了电磁特性对含碳量敏感的特点而忽视了电磁特性对

。。，，温度敏感的特点最近利用电磁计算技术的多物理场软测量方法克服了这一缺点取得了良好的效果本文

、Barkhausen 、4 介绍采用涡流法噪声法宏观磁性能法和感应加热法 种钢铁材料中含碳量电磁无损检测方法的

，。，基本原理阐述它们的研究现状及发展方向通过比较分析各种测量方法的原理分析了应用这些方法进行在

。线检测的可能性

关键词: 含碳量; 无损检测; 涡流; Barkhausen 噪声; 矫顽力; 感应加

热

+ : T115. 21 3. 3 : -0004-07GA : 1000-7059( 2011) 02中图分类号文献标志码文章编号

Electromagnetic nondestructive evaluation method of

carbon content in steel

SUN Ya-fei，LI Li

( College of Mechanical ,E lectronic Engineering，Guangdong Institute of Science and Technology，Zhuhai 519090，China) Abstract: Online nondestructive evaluation of carbon content of steel plays a key role for precise process control in iron and steel industry, Electromagnetic method has been widely utilized for offline nondestructive evaluation of carbon content in steel, However，most of these methods are basedon the theory that electromagnetic property iss ensitive to carbon content，and it isn eglected that electromag- netic property is also sensitive to temperature, Recently，multiphysical field soft measuring method based on electromagnetic computing technique overcomes this limitation, Basic principles for four kinds of electromagnetic nondestructive evaluation methods of carbon content in steel material，inclu- ding eddy current，Barkhausen noise，bulk magnetic properties and induction heating，are introduced,Th eir current situation and developent direction are presented, Through analysis and coparison of htese ethods，feasibility of mmm

online evaluation using these ethods isd iscussed, m

Key words: carbon content; nondestructive evaluation; eddyc urrent; Barkhausen noise; coercivity; in- duction heating

，在钢铁工业中有关钢铁材料的含碳量在线分析技无 损 检 测 技 术国 际 上 通 常 称 作 无 损 评 价 ,2,( NDE-Nondestructive Evaluation) ，，，技术在现代 钢 铁 但是有关钢材含碳量 术主要集中在炼钢阶段

。、。，工业越来越具有举足轻重的地位在裂纹检测显 在线检测的 研 究 并 不 多受 冶 炼 工 艺 影 响不 同

、，微结构分析机械与物理性能估计以及化学成分分 炉号之间的 钢 材 含 碳 量 会 有 波 动即 使 是 同 一 炉

,1,。，，析等 诸 多 应 用 中 都 涉 及 定 量 无 损 评 价 技 术 号的钢材受偏析等因素的影响钢材的含碳量也

-01-17: 2010-09-10; : 2011收稿日期修改稿收到日期

基金项目: 广东省科技计划项目( 2006B13301004)

作者简介: 孙亚飞( 1967-) ，男，辽宁台安人，副研究员，主要研究方向为电磁数值计算和金属无损检测。

5 ，: 2 孙亚飞等钢材含碳量电磁无损检测方法 第 期

。，，会不同 和顾虑检 测 过 程 中 也 无 需 耦 合 剂可 以 实 现 无

损、实时、非接触检测。 ，碳作为一 种 重 要 的 合 金 元 素在 提 高 钢 材 产

。，品性能方面 起 着 重 要 的 作 用在 生 产 实 际 中通 1 涡流检测方法

，常可以通过提高钢材的含碳量来提高钢材的硬度 涡流检测 是 利 用 激 磁 线 圈 产 生 时 变 磁 场在

。Nam ，、和抗拉强度等力学性能等人的研究结果待测材料上感生出涡流感生的涡流与材料特性 ，0. 52 , 0. 92 ( ，，%%表 明含碳量为 重量百分比下线圈形状和 激 磁 频 率 有 关如 果 材 料 物 理 性 能 电 ) 、，，同的珠光体钢的抗拉强度和冷拉硬化速率随含碳阻率磁导率 等 改 变会 导 致 感 应 电 流 变 化最 后

,3,; eda U量 的增加而增大等人的研究结果表明反映在检测线圈的阻抗或次级线圈感应电压发生

,1,变化。 珠光 体钢材的耐 磨 性 能 随 含 碳 量 增 加 而 得 到 改

,4,; ray : 0. 02 , 6 × W1. 1 善的研 究 证 明当 应 变 率 为 渗碳过程中的钢材含碳量涡流检测 , 6 10 /s ，iri 等人将 涡 流 技 术 用 于 检 测 气 体 渗 碳 工 Am时高 温 下 普 碳 钢 的 塑 性 流 变 行 为 是

,5,( 0. 005 , 1. 54 ) ; %%含 碳 量 的 函 数。艺中钢材表面的含碳量建立了钢材表面含碳量 Serajzadeh ，( 、) 研 究 了 在碳素钢热变形过程中含碳量与不同的检测参数 如阻抗相 位 角 和 电 压之 间

、。对动态再结晶动 态回复动力学以及流变应力的的关系除了已有的含碳量对阻抗平面的影响之

,9,，: ，。 影响结果表明随 外发现相位角与含碳量具有很好的线性关系

,6,，; Amiri 1 ，着含 碳 量 的 增 加热 变 形 激 活 能 显 著 减 小等人采用图 所示的测量系统通过线圈电 Vo- dopivec 0. 04% , 0. 13% 。等 人 研 究 了 含 碳 量 压和电流计算线圈的阻抗和相位角 钢 材 的终轧温度和含碳量对显微组织和机械性能

，: 800 ? 各向 异性的影 响结 果 表 明终 轧 温 度 为

，，时晶 粒尺寸随含 碳 量 的 增 加 而 减 小同 时 指 出

道 次 间 的不完全再 结 晶 温 度 决 定 于 钢 材 的 化 学

，成 分轧 制过程中铁素体的形成温度主要决定于

,7,。，钢材的含 碳量由此 可 见含 碳 量 在 钢 材 生 产

，的 各 环 节 具有特别重 要 的 地 位相 关 研 究 广 泛 用

。于 钢 材 的 组织性能预报 1 图 涡流检测示意图

Fig. 1 Schematic illustration of eddy current apparatus 完整的钢材组织性能预报冶金机理模型一般

、，包括工艺模型组织模型和性能模型而这三者均 iri ，Am从 等人的研究结果看钢材表面的含碳 ( ) 。受化学成分关键是含碳量的影响但是包括钢 量与相位角的相关性最强，其次是归一化阻抗，相 材含碳量在内的主要模型参数精确在线检测技术 关性最差的是感生电压。另外，在 650 Hz 的激磁 、的缺失导致 钢 材 组 织 性 能 预 报控 制 冶 金 机 理 模 频率下，各检 测 参 数 与 表 面 含 碳 量 具 有 最 好 的 相 。型不完善通常在实际应用之前往往要对冶金机 关性。涡流检测是在 30 ? 温度下进行的。 ，理模型进行 假 设 和 简 化 处 理这 使 得 冶 金 机 理 模

1. 2 钢材热处理状态对含碳量涡流检测的影响 型计算结果和实际的内部组织演变结果有一定的

,8,,1 . 02% Kogan 0. 等人研究 了 含 碳 量 为 。，差异因此如 果 能 够 实 现 在 线 精 确 检 测 钢 铁 35% 、，的淬火和回火碳素钢试样的磁电特性分析了这 ，材料的含碳 量则 有 可 能 准 确 地 在 线 调 整 钢 材 生

些物理特性与含碳量的关系，同时采用式( 1) 计算 ，产的工艺制 度以 便 能 够 精 确 预 报 和 控 制 钢 材 的 ,10,。 出涡流参数 β m。力学性能

= 2Rf1/ βπμμρ( 1) 传统的含碳量检测方法主要是在可控气氛中 m 槡0 in 槡

，R ; f ; ，，式中为线圈半径是激磁频率μ为磁导率常完全燃烧试样测量总的二氧化碳体积得到含碳 0

; ; 。; 。数μ是初始磁导率ρ 为电阻率 量或是利 用 红 外 光 谱 测 量本 文 主 要 针 对 当 前 in

试验结果表明，对于不同热处理状态的钢材， 采用电磁方法进行含碳量无损检测的有关研究进

，。、行总结和分析并指出未来的发展方向 其含碳量与电阻率初始磁导率及涡流参数 β的 m 与其他无损检测方法如 X 射线、超声波等 相 。3 : ( 1) 相关性是有区别的具体有以下 种情况对 比，电磁检测 方 法 无 放 射 源 使 用 方 面 的 诸 多 限 制

6 35 冶 金自 动 化第 卷

2. 1 ahausen ，Brk于退火钢材材 料 含 碳 量 与 电 阻 率 的 相 关 性 不 明 方法检测普碳钢的含碳量 应用

通常采用图 3 所示的系统进行 Barkhausen 噪 。0. 35 , 0. 77 ，%%显含碳量在 之 间 时材 料 的 初

,12, 。 ， 始磁导率随含碳量的增加而减小而涡流参数 β声测量 m

. 77% , 1. 02% ，; 0增大含碳量在 之间时材料的初

，始磁导率随含碳量的增加而增大而涡流参数 βm

。( 2) ，减小对于淬火钢材材料含碳量与电阻率具

，有很强的相 关 性同 时 与 材 料 的 初 始 磁 导 率 相 关

。，性显著但是材料的含碳量与涡流参数 β不具 m

，有相关性因 此 涡 流 方 法 不 能 用 于 淬 火 钢 材 的 含

。( 3) 0. 35% , 0. 70% 碳量检测对于含碳量在

，的 淬火回火钢 材含 碳 量 与 初 始 磁 导 率 的 相 关 性

，，，不 明显但与材 料 的 电 阻 率 相 关 性 显 著同 时材 arkhausen 3 B图 噪声测量系统示意图 。料 含碳量与涡流参数 β具有很强的相关性 mFig. 3 Schematic illustration of MBN apparatus Khan : 、 等人的试验结果同样表明含碳量相同

Barkhausen Barkhausen 噪声检测法是 发表 于 。热处理状态不同的钢材的涡流检测值不同这一

1919 。，Barkhausen 年的 研 究 成 果目 前噪 声 检 测 2 。Khan 结论可以直观地从图 所示曲线得到的试

、方法被广泛 用 于 钢 材 疲 劳 损 伤残 余 应 力 以 及 晶 ，927 ?， 1 h， 验对象是普碳钢将试件加热到 保温

。g L ND H 粒尺寸的无损检测等人研究了包含 α 900 ? 1 h，然后在 保温 接着分别采用炉冷和空冷 方

,11,Barkhausen 铁和渗碳体的普碳钢中含碳量与 噪声 。式冷却至室温 ,13,。，检测参 数 的 关 系测 试 结 果 表 明

Barkhausen 噪声信号的 一 些 参 数 与 普 碳 钢 的 含

，0. 13 , 0. 97 ，%%碳 量 有 关在 含碳量 为 内

Barkhausen RMS 噪 声 信 号 随含 碳 量 的 增 加 而

。、Barkhausen 增 大这 些 参 数 包 括 半值宽度幅值

( ) 、噪声信号曲线下的面积 例如均方根电压输出

。上升斜率

但有些 Barkhausen 噪声研究结果与此有矛盾

之处。Capó 等 人 的 研 究 结 果 表 明，在 含 碳 量 为

0. 45 ( 0.0 5 ,0 .7 0) ，%%%时含碳量范围

,14,Barkhau- sen RMS ，噪声信号 表现为最大值如

4 ; Kameda Buttle 图 所示类 似 的 结 果 以 及 等 人

也 已 观 察 2 图 热处理状态不同时含碳量与涡流

检测值的关系

Fig. 2 Carbon content against eddy current in

samples cooled in different methods

: ，上述研究数据表明特定条件下钢材含碳量

与涡流检测值的相关性与材料的热处理状态密切

相关。

akhausen Br2 噪声检测法

，当铁磁性 物 质 位 于 交 变 磁 场 内 被 磁 化 时会

。引起检测线圈内的电压脉冲的局部变化这种现

Barkhausen ( MBN) Barkhausen 象被称为 噪声或 4RMS 图 均方根电压输出 与含碳量的关系

ig. 4 FRMS values of the Barkhausen noise profiles ，效 应其本质是 磁 化 过 程 中 畴 壁 与 钉 扎 点 的 交 ,12,against the carbon contents 。换 作 用导致的不连续性变化

7 ，: 2 孙亚飞等钢材含碳量电磁无损检测方法 第 期

,12,。: en 到上 述 研 究 结 果 表 明 只 能 在 特 定 条 件 下 使 噪声幅值增加较多表明渗碳体是激活噪声的根 用诸如均方根电压输出 S、功率谱、最大幅值。30 RM%源左右渗碳体的试样具有明显不同的磁特

等 /性是因为铸 铁 和 铁 素 体 珠 光 体 钢 试 样 相 组 成 不 Barkhausen 噪声信号来进行含碳量的检测。 。/同铁素体 珠 光 体 钢 中 的 渗 碳 体 是 以 珠 光 体 形

，Pérez Barkh- ，， 另外等人 分 析 了 钢 材 含 碳 量 对 式存在而白口铸铁渗碳体的一部分在珠光体中

,15,。ausen ，其余的以莱氏体形式存在 噪 声 跳 跃 高 度 影 响 的 理 论 模 型得 到

* — 3/ 2 4 5/ 3 Barkhausen Barkhausen M 平均跳跃高度 噪 声 归 一 化 幅 值 可 以 用 于 估 珔珔V C ( 1 /d) ( 1/ d) =( 2)α i p gp

计具有不同显微组织状态的钢材以及白口铸铁的 珔珔，C; d; d式中为系数为平均晶粒直径为平均粒 p g p

渗碳体含量。 子直径; α 为含碳量。该模型适用于 0 ,0 . 45 之 %* M =( M,M ) /M( 3) MAX ,R T MAX ,20 0 ? MAX , 间含碳量钢材。 RT，MBarkhausen 式中为室温下的 噪声最大MAX , RT 2. 2 Bahausen rk应用 方法检测钢和白口铸铁中 幅 的渗碳体 ; M? Barkhausen 200 值为 下 的 噪 声 最 大 MAX , 200 ? ltpeter Barkhausen A利 用 噪 声 进 行 了 钢 和 白 幅值，如图 6 所示。 ,16,。口铸铁中渗碳体含量的无损检测研究渗碳体

， 的体积分数 和 形 态 是 影 响 屈 服 强 度 的 重 要 因 素

SA 508 C1. 2 ( FeC) 例如成品状态的 钢渗碳体析 3

20% 。,17,出可以影响 的 屈 服 强 度文 献研 究 表

: FeC 明析出相是含碳量影响材料 磁 性 能 的 首 要 3

，因素所以采 用 无 损 检 测 技 术 获 得 渗 碳 体 含 量 的

。研究变得越来越重要而无论是钢材还是白口铸

，，铁其渗碳体含量与含碳量具有显著的相关性如

5 。图 所示

* arkhausen M6 B图 噪声幅值 与渗碳体的关系 * Fig. 6 Relationship between amplitude Mof Barkhausen

noise and ceentite content m

3 宏观磁性能法

Bulk agnetic Properties) ( M宏观磁性能包括磁

、、、、化强度磁 化 系 数矫 顽 力剩 磁磁 滞 损 失 等 参 ,17,，，数使用检测线圈和霍尔探针进行检测可以通

过建立磁性能参数与钢材含碳量的关系实现钢材

。含碳量的无损检测

3. 1 矫顽力与钢材含碳量的关系

,18, Tanner : 等人的研究结果表明对于高强度5 图 钢材和白口铸铁中渗碳体和含碳量的关系

Fig. 5 Relationship between carbon content and cementite ，H( C) 钢材矫顽力 与含碳量 ω和含锰量 c

( Mn)content in steel and white cast ω

有关，相关系数为 0. 81。 + ( 4)H=1 . 186( C) 0. ω，、c 根据力学强度理论除了体积分数渗碳体的

237( Mn)ω Jiles AISI 1000 等人对 系 列 的 普 碳 钢 的 磁 性 、，种类和形态晶粒尺寸以及亚晶粒尺寸外位错密

能的 研 究 结 果 表 明: 对 于 低 碳 钢 来 说，每 增 加 。Alt- 度和固溶杂 质 原 子 的 数 量 也 影 响 屈 服 强 度,19,0. 1% 的 含 碳 量，矫 顽 力 增 大 2. 0 Oe。 文 献 peter : Barkhausen 的研究 结 果 表 明噪 声 幅 值 随 着

,17,也有类似的研究结果。 渗碳 体 的 增 加 而 增 加，渗 碳 体 在 30% 之 上

Jiles 等人研 究 了 磁 滞 回 线 模 型 构 建 问 题，从 时，

Barkhausen 噪声幅值增加幅度更加明显。Barkhaus-

8 35 冶 金自动 化第 卷

20 ,,( : 、实测数据可以得到矫顽力与含碳量的关系见 能的研究结果表明磁性能是化学成分显微组织

7) 。。， 图 随着含碳量增加而矫顽力升高这个现象发 和热处理 制 度 的 函 数磁 导 率 是 含 碳 量 的 函 数FeC 、. 2%， 0 生的原因是由于 析出相晶粒边界等钉扎点 初始磁导 片状珠光体存在的碳化物每增加 3

，、，57%， ，阻止畴壁移动进 而 减 少 磁 导 率磁 化 系 数并 增 率就会减小 但碳化物以球状形式存在时磁

,21,,19,。加矫顽力和磁滞损耗造成的 导率只会减少 21。 %

4 感应加热法检测钢材的含碳量

3 ，前述 种 方 法 属 于 经 典 电 磁 无 损 检 测 方 法

利用电磁检测参数对钢材含碳量敏感的特点实现

含碳量电磁 无 损 检 测，但 这 些 方 法 均 是 基 于 单 一

( ) 或两个电磁参数与钢材含碳量具有相关性的检

，。 测原理均 未 涉 及 电 磁 特 性 对 温 度 敏 感 的 特 点

，、、为此笔者综 合 了 电 场磁 场温 度 场 下 物 理 参 数

与钢材含碳 量 的 相 关 性，利 用 电 磁 计 算 技 术 构 建 ,24 , 27,。 了无损检测钢材含碳量感应加热软测量法

感应加热法检测钢中的含碳量就是采用感应 加热

，，，方法将 钢 材 从 室 温 开 始 加 热一 定 时 间 后

测量钢材表 面 温 度，然 后 根 据 钢 材 表 面 温 度 计 算 7 图 矫顽力与含碳量的关系 前述钢材的 含 碳 量; 或 者 是 根 据 加 热 前 后 钢 材 的 Fig. 7 Relationship between coercivity and carbon content

,24,。 温度差计算前后钢材的含碳量差值 Willcock 等人利 用 谐 波 方 法 分 析 了 高 强 度 钢 ,25,由于钢材的含碳量与电阻率具有 相 关 性， 。: 的磁性能结 果 表 明磁 化 曲 线 展 开 后 的 谐 波 系 ,19 ,2 0，23,，钢 材 钢材的含碳量与磁导率具 有 相 关 性 HB，数与高强度钢的矫顽力 和剩磁 有关其中 c R ,26, ，的含碳量与热导率也具有相关性 因此根据麦 H1 3 矫顽力 与第 和 第 项 偶 次 谐 波 系 数 线 性 相 c 克斯韦方程 和 焦 耳 效 应，可 以 得 到 不 同 物 理 性 能 ,22, 。 ，B7 关剩磁 与第 项偶次谐波系数线性相关 R ,27, 。 、下相同感应加热条件下材料温升的不同结果 3. 2 磁导率与钢材含碳量的关系

被加热钢材的表面温度可以作为含碳量检测的唯 Jiles 等人研 究 了 磁 滞 回 线 模 型 构 建 问 题，从 ,24, ，一参数 其含碳量与表面温度的函数关系可以 其实测数据可以得到初始相对磁导率与含碳量的

,20,表示为 关系( 见 图 8) 。类 似 的 结 果 在 文 献,23,中 也 * C ( 5)= + T γ δ s可看到。 * ;T，C ; 式中为估计的含碳量γ 和 δ 为回归系数 sJiles 等人对 ISI 1000 系 列 的 普 碳 钢 的 磁 性 A

为加热一定时间后检测到的钢材表面温度。

( 5) ，实际应用式时需要在生产线上对公式进

行校正，以修正回归系数。

5 结束语

，、综上所 述钢 铁 工 业 过 程 含 碳 量 的 在 线精

、、确无损非接触检测技术对于钢铁制造业的技术

。进步具有重要作用传统含碳量分析通常采用化

，学方法或光 谱 分 析 法但 是 所 有 这 些 方 法 均 不 能

。实现工业生产线在线检测目前含碳量电磁无损

检测方面的研究成果提供了在线无损检测钢材含 ,9，28 , 29,; ，PC 碳量的可能 性同 样针 对 钢 棒 生 产 线

，的工业应用 试 验 表 明将 感 应 加 热 后 钢 材 表 面 温

、度作为钢材 含 碳 量 检 测 参 数 的 方 法 具 有 在 线实 ,24,8 图 初始相对磁导率与含碳量的关系 、，。时无损和非接触的特点具有广泛的应用前景 Fig. 8 Relationship between initial relative permeability and

carbon content

9 ，: 2 孙亚飞等钢材含碳量电磁无损检测方法 第 期

134, Barkhausen 、，、另外比较涡流法噪声法宏观磁

,6,Siamak Serajzadeh，Ali Karimi Taheri, An investigation ，性能法和感 应 加 热 法可 以 知 道 尚 有 一 些 关 键 之

into the effect of carbon on the kinetics of dynaic resto- ration m 。，处需要完善例 如 采 用 涡 流 等 电 磁 方 法 时电 磁 and flow behavior of carbon steels,J,, Mechanics of 传感器的输 出 除 了 与 含 碳 量 相 关 外，还 与 传 感 器 Materials，2003，35( 7) : 653-660, 几何尺寸有关，故这种相关性不具有广泛适用性; ,7,Franc Vodopivec，Marin Gabrovek，Janez Zvokelj, Effects 相同含碳量钢材，热处理状态不同时，材料的磁特 of finish-rolling temperature and carbon content on micro- 性参数不同，因此这些检测方法有局限性; 钢材含 structure and mechanical anisotropy of 0. 04-0. 13 C%，碳量与检测 参 数 之 间 的 定 量 描 述 不 多更 多 的 模 steels,J,, Transactions of the Iron and Steel Institute of

。型仅限于电磁性能与含碳量之间的定性描述这 Japan，1988，28( 2) : 117-

些是未来在线无损检测技术发展过程中需要解决 124,

的几个主要问题。 ,8,，, ，，郭朝晖张 群 亮苏 异 才等关 于 热 轧 带 钢 力 学 性

,J,, ，2009，33( 2) : 1-能预报技术的思考冶金自动化 此外，多物 理 场 下 的 软 测 量 技 术 具 有 广 泛 的

6,。，应用前景与 经 典 电 磁 方 法 相 比感 应 加 热 法 通

GUO Zhao-hui，ZHANG Qun-liang，SU Yi-cai， et ，、过在检测模型中引入温度场从而将电阻率磁导 al,Th oughts on mechanical property prediction of hot rolled 率和热导率等物理参数与钢材含碳量的相关性集 strip,J,, Metallurgical Industry Automation，2009，33 ，中于易测量 的 温 度 参 数 上实 现 了 钢 材 含 碳 量 的 ( 2) : 1-6, 。无损检测最近已有学者将这一方法用于缺陷无 ,9,Meisam Sheikh Amiri，Mehrdad Kashefi, Application ,30,,31,。， 损检测以及显微组织演化数值模拟因此of eddy current nondestructive ethod for deterination of mm: , , 可以预期温度 电 磁 场 耦 合 软 测 量 方 法 必 将 surface carbon content in carburized steels,J,, T,E ND

、对材料组织成 分 电 磁 无 损 检 测 技 术 的 发 展 产 生 International，2009，42( 7) : 618-621,

深远的影响。 ,10,Kogan L Kh，Nichipuruk A P，Gavrilova L D, Effect of 本文得到珠海市科技计划项目 ( 2010B05010- the carbon content on the magnetic and electric properties of

thermally treated carbon steels and the possibilities of testing 2034，PC20061039) 的 资 助，同 时 相 关 的 研 究 工

the quality of tempering of articles produced from them via 作

the eddy-current method,J,, Russian Journal of 得到珠海和盛特材股份有限公司李杨、赵斌、刁竞

Nondestructive Testing，2006，42( 9) : 616-629, 旋、李甲瑞、李猛等人的大力协助，在此一并致谢。 :参考文献 ,11,Khan S H，Farhad Ali ，Nusair Khan A，et al, Pearlite

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10 35 冶 金 自动化第 卷

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mination of hysteresis parameters for the modeling of 450454,-

magnetic properties using the theory of ferromagnetic hys- 28urzic aberger Jozeschnik , ondestructive ,,BD，Zm，KEN-

teresis,J,, IEEE Transactions on agnetics，1992，28 Mevaluation of decarburization of spring steel using electro-

( 1) : 27-35, magnetic measurement,J,, NDT , E ,21,Jiles D C，Atherton D L, Theory of ferromagnetic hyster- International，

esis,J,, Journal of Applied Physics，1984，55 ( 6) : 2010，43( 5) : 446-450, 2 115-2 120,,29,Blaow M，Evans J T，Shaw B A, Surface decarburization ,22,illcock S ，Tanner B , The application of har- WN MKof steel detected by magnetic Barkhausen emissiononic analysis to the agnetic properties of high-tensile steelsmm,J,,Jo urnal of Materials Science，2005，40 ( 20 ) : 5 ,J,, Materials Letters，1986，4( 5-7) : 307-312, 517-

,23,ao J，in ，Strangwood ，et HX YWM 5 520,

al, Characterization of decarburization of steels using a ,30,atej ranjc，nze Zupanic，aijan iklavcic，et MKADmM

multifrequency elec- tromagnetic sensor: Experiment and al,N umerical analysis and thermographic investigation of in-

modeling,J,, Met- allurgical and Materials Transactions duction heating,J,, International Journal of Heat and

，2009，40( 4) : Aass Transfer，2010( 53) : 3 585-3 591, M,,: ( 12) : 2 978-2 984, 编辑魏 方 745-756,,31,Yang B J，Hattiangadi A，Li Z，et al, Simulation of W 櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒,24,SUN Ya-fei，NIU Dong-jie，SUN Jing, On-line steel microstructure evolution during induction heating nonde- structive evaluation of carbon content of steel using ,J,, Materials Science and Engineering: A，2010，527 “”首钢酸轧生产线生产工艺动态分析系统通过首钢总公司科技成果验收 sur -

2010 10 29 ，“”年 月 日北京首钢自动化信息技术有限公司组织研发的首钢酸轧生产线生产工艺动态分析系统通过了 首钢总公司组织的科技成果验收评估。

，， 该项目根据首钢总公司酸轧生产线的工艺生产状况利用数据挖掘等信息化技术通过对实际生产过程数据的分析

: ，、。归纳开发了集冷连轧过程监控生产管理和工艺分析于一体的冷连轧生产工艺数据动态分析系统主要技术创新点有集

在、，冷连轧在线过程监控生产管理和工艺分析于一体的综合性数据动态分析系统实现了工艺过程数据和生产管理数据

; ，，同一平台上的统一在线数据分类监控和离线轧后工艺状况的位置追溯将工艺参数和带钢纵向位置相对应精细反映

; ，，; 质量和参数的对应关系板形实测数据的全景显示包括带钢纵向和横向的板形数据完整反映带钢的板形状况应用列

, ; ，维布格 麦奎尔特寻优算法对摩擦系数模型进行非线性多项式拟合回归分析提高模型设定精度数据挖掘技术在板形

，。工艺参数优化中的应用达到对板形控制关键工艺参数的优化

该项目在顺义冷轧分公司酸轧生产线的投入运行，满足了系统设计需求，起到了生产过程监控、轧后产品追溯、生产 过程精细化管理的作用。同时为模型系统优化和关键参数优化提供了方向，对该生产线发挥最大效能具有重要的现实意 ，，。)( 义经济效益显著整体技术达到国内领先水平 北京首钢自动化信息技术有限公司 郭雨春

范文二：钢材含碳量电磁检测神经网络模型

试验研究

钢材含碳量电磁检测神经网络模型

胡万华 李继山

()华东交通大学机械学院, 南昌 330013

摘 要 提出一种基于神经网络的钢材含碳量电磁检测模型, 以钢材的磁参量作为系统输入,

对应含碳量为系统输出, 采用 算法, 实现了含碳量的智能化检测。 实际检验表明其具有良好的 B P

效果。

主题词 含碳量 钢 电磁检验 信息处理

EL ECTROM A GNET IC TEST ING M OD EL FO R THE CA RBO N CO NTENT IN STEEL S

BA SED O N NEURAL NETWO RKS

Hu W an hua L i J ishan

(, , )M ech an ica l E ng inee r ing D ep a r tm en tE a st C h ina J iao tong U n ive r sityN anch ang A bstra c t T h e e lect rom agne t ic te st ing m ode l fo r th e ca rbon con ten t in stee ls ba sed on neu ra l ne tw o rk s w a s p ro2

. , po sedW ith m agne t ic p a ram e te r s a s mi p u t and ca rbon con ten t a s ou tp u tca rbon con ten t in te lligen t te st ing w a s rea l2

. .ized by B P a lgo r ithmP ract ica l te st ing show ed th e th e effect ivene ss of th e m ode l

Keywords C a rbon con ten t S tee l E lect rom agne t ic te st ing S igna l p roce ssing

碳是钢材的主要掺杂物, 也是影响钢材性能的

关键因素, 含碳量的检测是钢材生产和使用中的重

要问题, 目前生产中常用的理化分析方法由于受条

件限制难以实现自动化在线检测。 神经网络理论是

由新兴的计算技术发展而来的

数据分析工具, 可以模拟人脑的某些智能行为, 具有

自学习、自组织和非线性动态处理等特性。利用神经

网络可以实现钢材含碳量的智能化检测, 本文以电

附图 B P 网络结构 磁检测中获得的磁参量作为系统的输入, 对应含碳

量为系统输出, 采用 网络建立含碳量电磁检测 B P 式中—— 神经元输入 X i 神经网络模型。 i= 1, 2, , n

网络结构及学习算法—— 神经元权重1 BP W j i —— 神经元阈值 Ηj 自 1943 年模型产生至今, 已出现了数十种 M P

神经网络模型, 其中应用最为广泛, 最具代表性的是 (〃) —— 函数 f S igm od 误差反向传播的多层前馈式网络, 即 网络。B P 网络的学习算法是误差反向传播学习算法, B P 网络包含输入层、一层或多层隐含层以及输 B P 输入信号经过各层的顺次变换后成为输出层的输 出层, 其结构如附图所示。 输入层、隐含层和输出层 出, 让它与期望值进行比较, 若有误差就反向传播, 单元之间经权值前向连接, 信号由前向后流动, 无反 由输出层向输入层逐层修正权值。 馈。 其中任一神经元的输出 由下式确定O j

n 算法把一组样本的输入输出问题变为一个 B P

非线性优化问题, 采用 网络进行含碳量检测, 只B P

= f W X - ΗO j j ii j? 需把与含碳量有关的各种因素作为变量输入网络, i= 1

〃454〃

胡万华等: 钢材含碳量电磁检测神经网络模型

建立各影响因素与含碳量间的非线性映射, 从而由, 本文结合实际问题反复试验, 分别采用不通用公式

1, 2 检测到的各影响因素确定其含碳量。 同数据来训练网络, 最终确定为两个隐含层, 第一隐

含层单元数为 4, 第二隐含层单元数为 3, 这时系统 2 神经网络模型的建立 的性能较好, 这样网络结构最终定为 9242321。 2. 1 参数的选择与处理2. 3 网络的训练

为了正确检测钢材含碳量, 必须确定对含碳量 采用 网络算法, 用一组已知含碳量的标准 B P

变化较敏感的参数, 有研究表明在相同的外界条件 学习样本对网络进行训练, 学习样本见表 1。误差水

平定为 0. 000 01, 学习率 0. 9, 动量系数 0. 7, 对标准 下, 含碳量是影响钢材磁特性的主要因素, 考虑到检

测的方便性及与含碳量的相关程度, 最终确定饱和 样本进行学习, 在 586 微机上运行, 迭代 33 953 次

后, 满足了误差要求, 训练后得到的网络权矩阵 磁感应强度 、剩磁 、矫顽力 、初始磁导率 、 W j i B sB rH cΛ0

最大磁导率 、最大微分磁导率 , 微分磁导率最ΛmΛbm 表示了网络输入输出间的非线性关系, 可确定含碳 大时的磁场 、磁场为零时的微分磁导率 以及 量的数值。 经过学习后的 网络具有确定含碳量 H bΛb0 B P

饱和磁感应强度对应的磁场 等九个参数作为系的功能, 对于未知含碳量的钢材, 向网络输入各参数 H s 3, 4 统的输入。 值, 输出端就会得到相应的含碳量。

2. 4 网络性能的检验 输入网络的磁特性参量量纲各异, 其数量级也

不相同, 为了提高网络的性能, 避免网络瘫痪, 需对 学习成功以后, 利用检验样本组检验网络的性 网络的输入数据进行预处理, 将输入值变换到0, 1 能, 结果见表 2。 由表 2 可见, 本模型具有较高的精

度, 完全可满足测量要求。 之间。

2. 2 网络结构的设计 3 结束语 本文采用层次结构的 网络, 它至少有三层 B P 本文提出一种基于神经网络的钢材含碳量电磁 神经元组成, 输入层节点的个数由输入参量的个数 检测模型, 收到了满意的效果。 采用 网络, 不必 B P 决定, 每一个节点对应一个磁参量, 共九个输入单 建立精确的数学模型, 尤其适用于具有复杂输入输 元。 以含碳量作为系统输出, 故输出层为一个单元。 出关系问题的求解。

对隐含层的数目及其单元个数的确定, 目前还没有

表 1 训练数据表

- 1- 1- 1- 1- 1- 1 - 1??编 号 B sT B rT H c?A 〃m H s?A 〃m 含碳量?% Λ0?H 〃m Λm ?H 〃m Λb0?H 〃m Λbm ?H 〃m H b ?A 〃m 1 0. 798 1 0. 255 4 0. 047 0. 153 60 0. 203 80 0. 360 10 0. 983 1 0. 050 2. 23 0. 10 2 0. 788 0 0. 255 5 0. 056 0. 094 21 0. 178 80 0. 354 40 0. 785 8 0. 060 2. 12 0. 12 3 0. 779 1 0. 255 4 0. 060 0. 106 30 0. 200 50 0. 348 20 0. 880 5 0. 070 2. 00 0. 13 4 0. 767 2 0. 255 7 0. 068 0. 091 17 0. 175 80 0. 326 30 0. 788 7 0. 076 1. 98 0. 15 5 0. 741 3 0. 254 7 0. 075 0. 079 19 0. 161 40 0. 296 20 0. 675 3 0. 088 1. 79 0. 20 6 0. 727 0 0. 256 3 0. 070 0. 072 51 0. 153 50 0. 268 90 0. 651 4 0. 090 1. 73 0. 25 7 0. 684 7 0. 262 1 0. 082 0. 064 35 0. 148 20 0. 216 90 0. 600 7 0. 100 1. 61 0. 35 8 0. 657 0 0. 259 1 0. 080 0. 069 47 0. 153 70 0. 225 80 0. 635 8 0. 098 1. 54 0. 40 9 0. 612 3 0. 261 4 0. 088 0. 054 17 0. 110 30 0. 164 10 0. 578 1 0. 110 1. 42 0. 50 10 0. 561 2 0. 261 0 0. 096 0. 043 10 0. 095 83 0. 112 90 0. 513 5 0. 125 1. 36 0. 60 11 0. 497 1 0. 256 1 0. 098 0. 042 13 0. 095 52 0. 093 51 0. 516 8 0. 130 1. 21 0. 70 12 0. 344 9 0. 196 9 0. 114 0. 037 15 0. 089 16 0. 074 25 0. 398 2 0. 140 1. 12 0. 80 13 0. 295 2 0. 185 8 0. 115 0. 035 25 0. 087 11 0. 068 15 0. 434 8 0. 150 0. 92 0. 90 14 0. 253 1 0. 169 5 0. 132 0. 024 38 0. 076 15 0. 052 36 0. 416 5 0. 160 0. 80 0. 95 15 0. 235 0 0. 160 7 0. 136 0. 019 39 0. 074 79 0. 048 48 0. 494 6 0. 150 0. 67 0. 97 16 0. 211 7 0. 155 1 0. 120 0. 020 08 0. 081 02 0. 062 33 0. 231 9 0. 160 0. 54 0. 99

()下转第 474 页

〃455〃

无损检测 第22卷第10V o .l 22 N o. 10 期 O ct. 2 0 0 0 N D T 2 0 0 0 年 1 0 月

信 息

用于小直径管道检验的机器人

RO BO T FO R WO RK ING IN SMA LL D IAM ETER P IPI NG

日本东芝公司研制出了世界上第一个最小型的摄象机和机械手的动作由摇摆电机协调控制。 CCD

检验机器人, 它能够在直径 25的管道内承担管 mm 电机驱动轴上的金属环形罩装有波发生器, 六个气 道检验、鉴别和收集异物, 是发电厂等工矿企业的一 囊环形橡胶件沿其纵向运动。 调整挠性管的气压可 种理想的检验工具。 过去直径大约为 25的小口 mm 改变金属环和驱动轴的压力, 使摄象机和机械手一

致运动。 一旦 摄象机发现异物, 机械手就向前 径钢管内表面检验往往需把管道拆下来, 不仅耗时, CCD

而且难度较大。 东芝公司新研制的检验机器人解决 移动去拾起它。 操作者可以准确移动和控制挠性微

致动器, 调整三个气压腔的压力可以控制机械手的 了这一难题, 并已开始用于外观检验和收集异物。

机器人长 110, 外径最宽 23, 重 16, 行 mm mm g每个手指的上下左右运动和微致动器的抓取动作。 走速度 6?。 一个高度紧凑的 0. 635( 0. 25 )行星轮机构上的轮子是由行星减速齿轮和蜗轮 mm scm in

来驱动的, 受驱动的轮子紧贴管壁行走。行星轮机构 410 000 象素 CCD 摄象机装在机器人的两指机械手

( ) 即橡胶质挠性微致动器上, 同步电机驱动着由行 保证了受控制的管子在升降时所要求的驱动力。 星变速齿轮和蜗轮控制的行星轮机构, 挠性链条控 杨志峰译自 T ube In terna t iona l, 1997 年第 5 期

132 页 制着机器人灵活机动地运动, 前后轮之间的橡胶管 使机器人拐弯转向。

收稿日期: 1999208210 机器人的作业和运动由一名操作者遥控指挥,

()上接第 455 页

表 2 网络性能检验表 欢迎订阅《机械与电子》 % 含 碳 量? 相对误差 机电一体化工业控制工业自动化 编号 % 实际值 计算值

1 0. 17 0. 166 487 2. 07 - 本刊为中国科技论文统计用刊、国家科学引文 2 0. 45 0. 458 195 1. 82 数据库来源期刊、中国机械工程数据库来源期刊、中 3 0. 65 0. 646 842 - 0. 48 ( 国电子文摘数据库来源期刊和中国学术期刊 光盘 4 0. 84 0. 848 339 1. 00 ) 版入编期刊。 5 0. 96 0. 962 812 0. 29 《机械与电子》系国家机械工业局科技委和贵州

省机械工业厅联合主办的全国性宣传报道机电一体

参考 文 献 化技术、工业自动控制、工业自动化的专业技术性刊

物。 设有机电一体化技术推广应用、研究与设计、新 焦李成. 神经网络系统理论. 西安: 西安电子科技大学出1 技术应用讲座、工场经验、技术动态和产品介绍等。 版社, 1995.

施鸿宝. 神经网络及其应用. 西安: 西安交通大学出版社, 2 本刊在政策上具有指导性, 在技术上具有引导性和

1993. 实用性, 在经验上具有示范性。适合机械电子行业科 3 谭延昌. 金属材料物理性能测量及研究方法. 北京: 冶金 技人员、管理人员、大专院校师生以及其它从事机电 工业出版社, 1989. 一体化、工业自动化、工业控制等人员阅读。 4 宋 学 孟. 金 属 物 理 性 能 分 析. 北 京: 机 械 工 业 出 版 社, 本刊为双月刊, 单月 24 日出版, 国内外公开发 1990. 行, 国内邮发代号: 66232, 国外发行代号: 258, 电 J TC

话: 085125829127, 订价: 6 元?本。 收稿日期: 1999207215

〃474〃

范文三：钢材含碳量电磁检测神经网络模型

钢材含碳量电磁检测神经网络模型

第22卷第10期

20O0年10月

无损检测

NDT

V0122No10

oct2000

f?

,试验研究

.'..一,?j

钢材含碳量电磁检测

产

胡万华李继山1白f'

(华东交通军学?3300]3)----rP』.)

一

主.题词芝钢兰彳申j.蜀{缘翟『网l主题词含碳量钢电磁检验信息楚理了),1,I棚

10歇Iflln一,.

杠晰.1

年l6.献括f胛一J.oNNEUR扎N盯woR璐,H uWa?huaLiJi5han

碳是钢材的主要掺杂物,也是影响钢材性能的 关键因素,含碳量的检测是钢材生产和使用中的重 要问题,目前生产中常用的理化分析方法由于受条 件限制难以实现自动化在线检测.

神经网络理论是由新兴的计算技术发展而来的 数据分析工具,可以模拟人脑的某些智能行为,具有 自学习,自组织和非线性动态处理等特性.利用神经

网络可以实现钢材含碳量的智能化检测,本文以电 磁检测中获得的磁参量作为系统的输入,对应含碳 量为系统输出,采用BP网络建立含碳量电磁检测 神经网络模型.

1BP网络结构及学习算法

自1943年MP模型产生至今,已出现了数十种 神经网络模型,其中应用最为广泛,最具代表性的是 误差反向传播的多层前馈式网络,即BP网络. BP网络包含输入层,一层或多层隐含层以及输 出层,其结构如附图所示.输入层,隐含层和输出层 单元之间经权值前向连接,信号由前向后流动,无反 馈其中任一神经元的输出0由下式确定 Oj一_厂(?1,17.x,一)

?454?

精人岳隐吉屠精出层

附图BP网络结构

式中xJ——神经元输入

l一1,2,…,n

?..——神经元权重

——

神经元阚值

_厂(?)——Sigmod函数

BP网络的学习算法是误差反向传播学习算法, 输入信号经过各层的顺次变换后成为输出层的输 出,让它与期望值进行比较,若有误差就反向传播, 由输出层向输入层逐层修正权值.

BP算法把一组样本的输入输出问题变为一个 非线性优化问题,采用BP网络进行含碳量检测,只 需把与含碳量有关的各种因素作为变量输入网络,

胡万华等钷材含碳量电磁检测神经网络模型 建立各影响因素与含磺量问的非线性映射,从而由 检测到的各影响因素确定其含碳量".:. 2神经网络模型的建立

2.1参数的选择与处理

为了正确检测钢材含碳量,必须确定对含碳量 变化较敏感的参数,有研究表明在相同的外界条件 下,含碳量是影响钢材磁特性的主要因素,考虑到检.一' 测的方便性及与含碳量的相关程度.最终确定饱和 磁感应强度B,剩磁B,矫顽力H,初始磁导率, 最大磁导率,最大微分磁导率,微分磁导率最 大时的磁场H磁场为零时的微分磁导率.以及 饱和磁感应强度对应的磁场H等九个参数作为系 统的输入[a.43.

输入网络的磁特性参量量纲各异,其数量级也 不相同,为了提高网络的性能,避免网络瘫痪,需对 网络的输入数据进行预处理,将输入值变换到Eo,1] 之间.

2.2网络结构的设计

本文采用层次结构的BP网络,它至少有三层 神经元组成,输入层节点的个数由输入参量的个数 '陕定,每一个节点对应一个磁参量,共九个输入单 元.以含碳量作为系统输出,故输出层为一个单元, 对隐含层的数目及其单元个数的确定,目前还没有 通用公式,本文结合实际问题反复试验.分别采用而 同数据来训练网络.最终确定为两个隐含层,第一隐 含层单元数为4,第二隐含层单元数为3,这时系统 的性能较好,这样网络结构昂终定为9—4—3—1 2.3网络的训练

采用BP网络算法,用一组已知含碳量的标准 学习样本对网络进行训练,学习样本见表1误差水 平定为0.00001,学习率0.9,动量系数07,对标:佳 样本进行学习,在585微机上运行,选代33953次 后,满足了误差要求,训练后得到的网络权矩阵H 表示了网络输入输出问的非线性关系.可确定含碳 量的数值.经过学习后的BP网络具有确定含碳量 的功能,对于未知含碳量的钢材,向网络输入各参数 值,输出端就会得到相应的含碳量.

2.4网络性能的检验

学习成功以后,利用检验样本组检验网络的性 能,结果见表2.由表2可见,本模型具有较高的精 度,完全可满足测量要求.

3结束语

本文提出一种基于神经网络的钢材含碳量电磁

收到了满意的效果.采用BP网络,不必 检测模型,

建立精确的数学模型,尤其适用于具有复杂输入输 出关系问题的求解.

表1训练数据表

(下转第474页)

?455?

第22卷第1O期

2000年10月

无损检测

NDT

Vol22N010

Oct2000

?,产?,产5

用于小直径管道检验的机器人

R0B0TF0RW0RKINGINSMALLDIAMETERPIPING

日本东芝公司研制出了世界上第一个最小型的 检验机器人,它能够在直径25ram的管道内承担管 道检验,鉴别和收集异物,是发电厂等工矿企业的一 种理想的检验工具.过去直径大约为25ram的小口 径钢管内表面检验往往需把管道拆下来,不仅耗时, 而且难度较大.东芝公司新研制的检验机器人解决 了这一难题,并已开始用于外观检验和收集异物. 机器人长l10ram,外径最宽23ram,重16g,行 走速度6mm/s.一个高度紧凑的0.635cm(0.25in)

410000象素CCD摄象机装在机器人的两指机械手 (即橡胶质挠性微致动器)上,同步电机驱动着由行 星变速齿轮和蜗轮控制的行星轮机构,挠性链条控 制着机器人灵活机动地运动,前后轮之间的橡胶管 使机器人拐弯转向.

机器人的作业和运动由一名操作者遥控指挥, CCD摄象机和机械手的动作由摇摆电机协调控制 电机驱动轴上的金属环形罩装有波发生器,六个气 囊环形橡胶件沿其纵向运动.调整挠性管的气压可 改变金属环和驱动轴的压力,使摄象机和机械手一 致运动.一旦CCD摄象机发现异物,机械手就向前 移动去拾起它.操作者可以准确移动和控制挠性微 致动器.调整三个气压腔的压力可以控制机械手的 每个手指的上下左右运动和微致动器的抓取动作. 行星轮机构上的轮子是由行星减速也轮和蜗轮 来驱动的,受驱动的轮子紧贴管壁行走.行星轮机构 保证了受控制的管子在升降时所要求的驱动力. 杨志峰译自TubeInternational,1997年第5期

132面

收稿日期:1999—08—10

欢迎订阅《机械与电子》

机电一体化工业控制工业自动化

本刊为中国科技论文统计用刊,国家科学引文 数据库来源期刊,中国机械工程数据库来源期刊,中 国电子文摘数据库来源期刊和中国学术期刊(光盘 皈)入编期刊.

《机械与电子》系国家机械工业局科技委和贵州 省机械工业厅联合主办的全国性宣传报道机电一体 化技术,工业自动控制,工业自动化的专业技术性刊 物设有机电一体化技术推广应用,研究与设计,新 技术应用讲座,工场经验,技术动态和产品介绍等. 本刊在政策上具有指导性,在技术上具有引导性和 实用性,在经验上具有示范性.适合机械电子行业科 技人员,管理人员,大专院校师生以及其它从事机电 一

体化,工业自动化,工业控制等人员阅读. 本刊为双月刊,单月24日出版,国内外公开发 行,国内邮发代号:68-32,国外发行代号:JTC一58, 电话:0851-5829127,订价:6元/本.

?

474?

(上接第455页)

表2网络性能检验表

参考文献

1焦李成神经网络系统理论西安:西安电子科技大学出 版社.]995

2施鸡宝神经网络及其应用西安:西安交通大学出版社, 1993

3谭延昌金属材料物理性能测量及研究方法北京:冶金 工业出版社,1989

4宋学孟金属物理性能分析.北京:机械工业出版社, ]990

坡璃日期:1999一O7—15

范文四：钢材含碳量电磁无损检测方法_孙亚飞

第 35卷 第 2期 2011年 3月

冶 金 自 动 化

Metallurgical Industry Automation

Vol．35No．2 Mar．2011

·综述与评论 ·

钢材含碳量电磁无损检测方法

孙亚飞 , 李 力

(广 东 科学 技术 职 业 学 院 机 械 与电子 工程 学 院 , 广 东 珠 海 519090)

摘要 :钢材 含 碳 量 在 线 无损 检 测 技术在钢 铁 工业精 确 过 程 控制中 起着 至 关 重 要 的 作 用 。 电 磁 方 法 广 泛 应 用 于 离 线 钢材 含 碳 量的 无损 检 测 , 但多 数传 统 方 法只 是 利 用了 电 磁 特 性对 含 碳 量 敏 感 的 特 点 , 而 忽视 了 电 磁 特 性对 温 度 敏 感 的 特 点 。 最 近 , 利 用 电 磁 计 算技术 的多 物 理 场 软 测量 方 法克服 了 这 一 缺 点 , 取 得了 良 好 的 效 果 。 本 文 介绍 采 用 涡 流 法 、 Barkhausen 噪 声法 、 宏观磁 性能 法 和 感 应 加 热 法 4种 钢 铁 材 料 中 含 碳 量 电 磁无损 检 测 方 法 的 基本原理 , 阐 述 它 们的研究 现 状 及 发 展 方 向 。 通过 比 较 分 析 各种测量 方 法 的原理 , 分 析 了 应 用 这 些 方 法 进 行 在 线 检 测的 可能性 。

关键词 :含 碳 量 ; 无损 检 测 ; 涡 流 ; Barkhausen 噪 声 ; 矫 顽 力 ; 感 应 加 热

中图分类号 :TG115. 21+3. 3文献标志码 :A 文章编号 :1000-7059(2011) 02-0004-07

Electromagnetic nondestructive evaluation method of

carbon content in steel

SUN Ya-fei , LI Li

(College of Mechanical ＆Electronic Engineering , Guangdong Institute of Science and Technology , Zhuhai 519090, China ) Abstract :Online nondestructive evaluation of carbon content of steel plays a key role for precise process control in iron and steel industry．Electromagnetic method has been widely utilized for offline nondestructive evaluation of carbon content in steel．However , most of these methods are based on the theory that electromagnetic property is sensitive to carbon content , and it is neglected that electromag-netic property is also sensitive to temperature．Recently , multiphysical field soft measuring method based on electromagnetic computing technique overcomes this limitation．Basic principles for four kinds of electromagnetic nondestructive evaluation methods of carbon content in steel material , inclu-ding eddy current , Barkhausen noise , bulk magnetic properties and induction heating , are introduced．Their current situation and development direction are presented．Through analysis and comparison of these methods , feasibility of online evaluation using these methods is discussed．

Key words :carbon content ; nondestructive evaluation ; eddy current ; Barkhausen noise ; coercivity ; in-duction heating

无 损 检 测 技 术 , 国 际 上 通 常 称 作 无 损 评 价 (NDE-Nondestructive Evaluation ) 技术 , 在现 代 钢 铁 工业 越 来 越 具 有 举 足 轻 重 的 地位 。 在 裂纹 检 测 、 显 微 结构 分 析 、 机 械 与 物 理 性能 估 计以及化 学 成分分 析 等 诸 多 应 用 中 都 涉 及 定 量 无 损 评 价 技 术 [1]。 在钢 铁 工业 中 有 关 钢 铁 材 料 的 含 碳 量 在 线 分 析 技 术 主要 集 中 在 炼 钢 阶段 [2], 但是 , 有 关 钢材 含 碳 量 在 线 检 测的研究 并 不多 。 受 冶 炼 工 艺 影响 , 不同 炉 号之 间 的 钢材 含 碳 量 会 有 波 动 , 即 使 是同 一 炉 号 的 钢材 , 受 偏析 等因素的影响 , 钢材 的 含 碳 量 也

收稿日期 :2010-09-10; 修改稿收到日期 :2011-01-17

基金 项目 :广 东 省 科 技 计 划 项目 (2006B13301004)

作者简介 :孙亚飞 (1967-) , 男 , 辽宁 台 安 人 , 副 研究 员 , 主要 研究 方 向 为电 磁 数 值 计 算 和金 属 无损 检 测 。

第 2期 孙亚飞 , 等 :钢材含碳量电磁无损检测方法

会 不同 。

碳 作为 一 种 重 要 的 合 金 元 素 , 在 提高 钢材 产 品 性能 方面 起着 重 要 的 作 用 。 在 生产 实 际 中 , 通 常可 以 通过提高 钢材 的 含 碳 量 来 提高 钢材 的 硬 度 和 抗拉 强 度等 力学 性能 。 Nam 等 人 的研究 结 果 表 明 , 含 碳 量 为 0. 52% 0. 92%(重 量 百 分 比 , 下 同 ) 的 珠 光 体钢 的 抗拉 强 度和 冷 拉硬 化 速 率 随 含 碳 量 的 增加 而 增 大 [3]; Ueda 等 人 的研究 结 果 表 明珠 光 体钢材 的 耐磨性能 随 含 碳 量 增加 而得 到 改 善 [4]; Wray 的研究 证 明 :当 应变 率 为 0. 02 6? 10－6/s时 , 高 温 下 普 碳 钢 的 塑 性 流 变 行 为 是 含 碳 量 (0. 005% 1. 54%) 的 函 数 [5]; Serajzadeh 研究了 在 碳 素 钢 热 变 形 过 程 中 , 含 碳 量 对 动 态 再 结 晶 、 动 态 回 复 动 力学 以及 流 变应 力 的影响 , 结 果 表 明 :随 着 含 碳 量的 增加 , 热 变 形 激 活 能显 著减小 [6]; Vo-dopivec 等 人 研究了 含 碳 量 0. 04% 0. 13%钢材 的 终 轧 温 度和 含 碳 量 对显 微 组 织 和 机 械 性能 各 向 异 性 的影响 , 结 果 表 明 :终 轧 温 度 为 800? 时 , 晶 粒 尺寸 随 含 碳 量的 增加 而 减小 , 同 时 指 出 道次 间 的不 完 全 再 结 晶 温 度 决 定于钢材 的化 学 成分 , 轧 制过 程 中 铁 素 体 的 形成 温 度 主要 决 定于钢材 的 含 碳 量 [7]。 由此 可见 , 含 碳 量 在钢材 生产的各环节 具 有 特别 重 要 的 地位 , 相 关 研究 广 泛 用 于钢材 的 组 织 性能 预报 。

完 整 的 钢材组 织 性能 预报 冶金 机 理 模 型 一 般 包括 工 艺 模 型 、 组 织 模 型 和 性能 模 型 , 而 这 三 者 均 受 化 学 成分 (关 键 是 含 碳 量 ) 的影响 。 但是 包括 钢 材 含 碳 量 在 内的 主要 模 型 参 数 精 确 在 线 检 测 技术 的 缺失 导致 钢材组 织 性能 预报 、 控制 冶金 机 理 模 型 不 完 善 。 通 常在 实 际 应 用 之 前 往往 要 对 冶金 机 理 模 型 进 行 假 设和 简 化 处 理 , 这 使 得冶金 机 理 模 型 计 算 结 果 和 实 际 的内 部 组 织 演 变 结 果 有 一定 的 差 异 [8]。 因 此 , 如 果 能 够 实 现在 线精 确 检 测 钢 铁 材 料 的 含 碳 量 , 则 有 可能 准 确 地 在 线 调 整 钢材 生 产的工 艺 制 度 , 以 便 能 够 精 确 预报 和 控制 钢材 的 力学 性能 。

传 统的 含 碳 量 检 测 方 法 主要 是 在可 控 气 氛 中 完 全 燃烧试样 , 测量 总 的 二 氧 化 碳 体积 , 得 到 含 碳 量 ; 或 是 利 用 红 外 光 谱 测量 。 本 文 主要 针 对 当 前 采 用 电 磁 方 法 进 行 含 碳 量 无损 检 测的有 关 研究进 行 总 结 和 分 析 , 并 指 出 未 来 的 发 展 方 向 。

与其 他 无损 检 测 方 法 如 X 射线 、 超 声 波 等相 比 , 电 磁 检 测 方 法无 放 射 源使 用 方面 的 诸 多 限 制 和 顾 虑 , 检 测 过 程 中 也 无 需 耦 合 剂 , 可 以 实 现 无 损 、 实 时 、 非 接 触 检 测 。

1涡流 检测方法

涡 流 检 测是 利 用 激 磁 线 圈 产生 时 变 磁 场 , 在 待 测 材 料 上 感 生出 涡 流 , 感 生的 涡 流 与 材 料特 性 、 线 圈 形 状 和 激 磁 频 率 有 关 , 如 果 材 料 物 理 性能 电 阻 率 、 磁 导 率 等 改 变 , 会 导致 感 应电 流 变 化 , 最 后 反映 在检 测线 圈 的 阻抗 或次级 线 圈 感 应电 压 发 生 变 化 [1]。

1. 1渗 碳 过程 中的钢材含碳量 涡流 检测

Amiri 等 人 将涡 流 技术 用 于检 测 气 体 渗 碳 工 艺 中 钢材表 面 的 含 碳 量 。 建 立 了 钢材表 面 含 碳 量 与 不同的 检 测 参 数 (如 阻抗 、 相 位 角 和 电 压 ) 之 间 的 关 系 。 除 了 已 有的 含 碳 量 对 阻抗 平 面 的影响 之 外 , 发现 相 位 角 与 含 碳 量 具 有 很好 的线 性 关 系 [9]。 Amiri 等 人 采 用图 1所 示 的测量系统 , 通过 线 圈 电 压 和 电 流 计 算 线 圈 的 阻抗 和相 位 角

。

图 1涡流 检测 示意 图

Fig. 1Schematic illustration of eddy current apparatus

从 Amiri 等 人 的研究 结 果 看 , 钢材表 面 的 含 碳 量 与 相 位 角 的相 关 性最 强 , 其次 是 归 一 化 阻抗 , 相 关 性最 差 的是 感 生 电 压 。 另 外 , 在 650Hz 的 激 磁 频 率 下 , 各 检 测 参 数与 表 面 含 碳 量 具 有 最 好 的相 关 性 。 涡 流 检 测是 在 30? 温 度 下 进 行 的 。

1. 2钢材 热处理状态对 含碳量 涡流 检测的影响 Kogan 等 人 研究了 含 碳 量 为 0. 35% 1. 02%的 淬火 和 回火 碳 素 钢 试样 的 磁 、 电 特 性 , 分 析 了 这 些 物 理 特 性 与 含 碳 量的 关 系 , 同 时采 用 式 (1) 计 算 出 涡 流 参 数 βm [10]。

βm =πf μ0μin ρ(1) 式中 , R 为 线 圈半 径 ; f 是 激 磁 频 率 ; μ0为 磁 导 率常 数 ; μin 是 初始 磁 导 率 ; ρ为电 阻 率 。

试 验 结 果 表 明 , 对于 不同 热 处 理 状 态 的 钢材 , 其 含 碳 量 与电 阻 率 、 初始 磁 导 率 及 涡 流 参 数 βm 的 相 关 性 是有 区 别 的 。 具 体 有以 下 3种 情 况 :(1) 对 5

冶 金 自 动 化

第 35卷

于 退 火 钢材 , 材 料 含 碳 量 与电 阻 率 的相 关 性 不 明 显 。 含 碳 量 在 0. 35% 0. 77%之 间时 , 材 料 的 初 始 磁 导 率 随 含 碳 量的 增加 而 减小 , 而 涡 流 参 数 βm 增 大 ; 含 碳 量 在 0. 77% 1. 02%之 间时 , 材 料 的 初 始 磁 导 率 随 含 碳 量的 增加 而 增 大 , 而 涡 流 参 数 βm 减小 。 (2) 对于 淬火 钢材 , 材 料 含 碳 量 与电 阻 率 具 有 很 强 的相 关 性 , 同 时 与 材 料 的 初始 磁 导 率 相 关 性显 著 。 但是 , 材 料 的 含 碳 量 与 涡 流 参 数 βm 不 具 有相 关 性 , 因 此 涡 流 方 法 不 能 用 于 淬火 钢材 的 含 碳 量 检 测 。 (3) 对于 含 碳 量 在 0. 35% 0. 70%的 淬火回火 钢材 , 含 碳 量 与 初始 磁 导 率 的相 关 性 不 明 显 , 但 与 材 料 的 电 阻 率 相 关 性显 著 , 同 时 , 材 料 含 碳 量 与 涡 流 参 数 βm 具 有 很 强 的相 关 性 。

Khan 等 人 的 试 验 结 果 同 样 表 明 :含 碳 量相同 、 热 处 理 状 态 不同的 钢材 的 涡 流 检 测 值 不同 。 这 一 结 论 可 以 直 观 地 从 图 2所 示 曲 线得 到 。 Khan 的 试 验 对 象 是 普 碳 钢 , 将 试 件加 热 到 927? , 保 温 1h , 然后 在 900? 保 温 1h , 接 着 分 别 采 用 炉 冷 和 空 冷 方式冷 却 至 室温

[11]

。

图 2热处理状态不同时 含碳量 与涡流

检测 值 的关系

Fig. 2

Carbon content against eddy current in

samples cooled in different methods

上述研究 数据 表 明 :特 定 条件 下 , 钢材 含 碳 量 与 涡 流 检 测 值 的相 关 性 与 材 料 的 热 处 理 状 态 密 切 相 关 。

2Barkhausen 噪声 检测法

当 铁 磁 性 物 质 位 于 交 变 磁 场 内 被 磁 化 时 , 会 引 起 检 测线 圈 内的 电 压 脉冲 的 局 部 变 化 。 这 种 现 象 被 称 为 Barkhausen 噪 声 (MBN ) 或 Barkhausen 效 应 , 其 本 质 是 磁 化 过 程 中 畴壁 与 钉扎 点 的 交换 作 用 导致 的不 连 续 性 变 化

[12]

。

2. 1

应用 Barkhausen 方法检测 普 碳钢的含碳量

通 常采 用图 3所 示 的系统进 行 Barkhausen 噪

声 测量 [12]

。

图 3Barkhausen 噪声 测量系统 示意 图 Fig. 3

Schematic illustration of MBN apparatus

Barkhausen 噪 声 检 测 法 是 Barkhausen 发表于 1919年 的研究 成 果 。 目 前 , Barkhausen 噪 声 检 测 方 法 被 广 泛 用 于钢材 疲劳 损 伤 、 残余 应 力 以及 晶 粒 尺寸 的 无损 检 测 。 Ng D H L 等 人 研究了 包 含 α铁 和 渗 碳 体 的 普 碳 钢 中 含 碳 量 与 Barkhausen 噪 声

检 测 参 数 的 关 系 [13]

。 测 试 结 果 表 明 ,

Barkhausen 噪 声 信号 的 一 些 参 数与 普 碳 钢 的 含 碳 量有 关 , 在

含 碳 量 为 0. 13% 0. 97%内 ,

Barkhausen 噪 声 信 号 RMS 随 含 碳 量的 增加 而 增 大 。 这 些 参 数包括

半 值宽 度 幅 值 、

Barkhausen 噪 声 信号 曲 线 下 的 面 积 (例 如 均 方 根 电 压 输 出 ) 、 上 升斜 率 。

但有 些 Barkhausen 噪 声 研究 结 果 与 此 有 矛盾 之处 。 Capó等 人 的 研 究 结 果 表 明 , 在 含 碳 量 为 0. 45%时 (含 碳 量 范围 0. 05% 0. 70%) , Barkhau-sen 噪 声 信号 RMS 表现 为 最 大 值 [14], 如图 4所 示 ; 类 似 的 结 果 Kameda 以 及 Buttle 等 人 也 已 观

察

图 4均 方 根 电 压输出 RMS 与 含碳量的关系 Fig. 4

RMS values of the Barkhausen noise profiles

against the carbon contents

6

第 2期

孙亚飞 , 等 :钢材含碳量电磁无损检测方法

到

[12]

。 上述研究 结 果 表 明 :只 能在 特 定 条件 下 使

用 诸 如 均 方 根 电 压 输 出 RMS 、 功率 谱 、 最 大 幅 值 等 Barkhausen 噪 声 信号 来 进 行 含 碳 量的 检 测 。 另 外 ,

Pérez等 人 分 析 了 钢材 含 碳 量 对 Barkh-ausen 噪 声 跳 跃 高 度 影 响 的 理 论 模 型 [15], 得 到 Barkhausen 平 均 跳跃 高 度

V —

i =C p (1/珔 d 3/2g ) (1/珔 d 4p ) α

5/3

(2) 式中 ,

C p 为 系 数 ; 珔 d g 为 平 均 晶粒 直径 ; 珔 d p 为 平 均 粒 子 直径 ; α为 含 碳 量 。 该 模 型 适 用 于 0 0. 45%之

间 含 碳 量 钢材 。 2. 2

应用 Barkhausen 方法检测钢 和白口铸 铁中 的 渗 碳 体

Altpeter 利 用 Barkhausen 噪 声 进 行 了 钢 和 白

口铸铁 中 渗 碳 体 含 量的 无损 检 测研究 [16]

。 渗 碳 体 的 体积分 数 和 形态 是影响 屈 服强 度的 重 要 因素 , 例 如 成 品 状 态 的 SA 508C1. 2钢 渗 碳 体 (Fe 3C ) 析 出 可 以影响 20%的 屈 服强 度 。 文 献 [

17]研究 表 明 :Fe 3C 析 出相是 含 碳 量影响 材 料 磁 性能 的 首 要 因素 , 所以 采 用 无损 检 测 技术 获 得 渗 碳 体 含 量的 研究 变 得 越 来 越 重 要 。 而 无 论 是 钢材 还 是 白 口铸 铁 , 其 渗 碳 体 含 量 与 含 碳 量 具 有 显 著 的相 关 性 , 如 图 5所 示

。

图 5钢材 和白口铸 铁中 渗 碳 体和 含碳量的关系 Fig. 5Relationship between carbon content and cementite

content in steel and white cast

根 据 力学 强 度理 论 , 除 了 体积分 数 、 渗 碳 体 的 种 类 和 形态 、 晶粒 尺寸 以及 亚晶粒 尺寸 外 , 位 错 密 度和 固溶杂 质 原 子 的 数 量 也 影响 屈 服强 度 。 Alt-peter 的研究 结 果 表 明 :Barkhausen 噪 声 幅 值 随 着 渗 碳 体 的 增 加 而 增 加 , 渗 碳 体 在 30%之 上 时 , Barkhausen 噪 声 幅 值 增加 幅 度 更 加 明 显 。 Barkhaus-

en 噪 声 幅 值 增加 较 多 表 明 渗 碳 体 是 激 活 噪 声 的 根 源 。 30%左右 渗 碳 体 的 试样 具 有 明 显 不同的 磁 特

性 是因 为 铸铁 和 铁 素 体 /珠 光 体钢 试样 相 组成 不 同 。 铁 素 体 /珠 光 体钢 中 的 渗 碳 体 是以 珠 光 体形 式 存 在 , 而 白 口铸铁 渗 碳 体 的 一 部 分在 珠 光 体 中 , 其 余 的以 莱氏 体形 式 存 在 。

Barkhausen 噪 声 归 一 化 幅 值 M *可 以用 于 估 计 具 有不同 显 微 组 织 状 态 的 钢材 以及 白 口铸铁 的 渗 碳 体 含 量 。

M *=(M MAX －RT －M MAX －200? ) /M MAX －RT

(3)

式中 ,

M MAX －RT 为室温下 的 Barkhausen 噪 声 最 大 幅 值 ; M MAX －200? 为 200? 下 的 Barkhausen 噪 声 最 大 幅 值 , 如图 6所 示

。

图 6Barkhausen 噪声幅值 M *与渗 碳 体 的关系 Fig. 6

Relationship between amplitude M *of Barkhausen

noise and cementite content

3宏观 磁 性能 法

宏观磁 性能 (Bulk Magnetic Properties ) 包括 磁 化 强 度 、 磁 化系 数 、 矫 顽 力 、 剩 磁 、 磁 滞 损失 等 参

数 , 使 用 检 测线 圈 和 霍尔探 针 进 行 检 测 [17]

, 可 以 通 过 建 立 磁 性能 参 数与 钢材 含 碳 量的 关 系 实 现钢材 含 碳 量的 无损 检 测 。 3. 1

矫顽力与 钢材含碳量的关系

Tanner 等 人 的研究 结 果 [18]表 明 :对于 高 强 度 钢材 , 矫 顽 力 H c 与 含 碳 量 ω(C ) 和 含 锰 量 ω(Mn ) 有 关 , 相 关 系 数为 0. 81。

H c =1. 186ω(C ) +0. 237ω(Mn )

(4)

Jiles 等 人 对 AISI 1000系列的 普 碳 钢 的 磁 性 能 的研 究 结 果 表 明 :对 于 低 碳 钢 来 说 , 每 增 加

0. 1%的 含 碳 量 , 矫 顽 力 增 大 2. 0Oe [19]。 文 献

[17]也 有 类似 的研究 结 果 。

Jiles 等 人 研究了 磁 滞 回 线 模 型 构 建 问题 , 从

7

冶 金 自 动 化 第 35卷

实 测 数据 可 以得 到 矫 顽 力 与 含 碳 量的 关 系 [20]

(见 图 7) 。 随 着 含 碳 量 增加 而 矫 顽 力 升 高 这 个 现 象 发

生的原因是 由 于 Fe 3C 析 出相 、 晶粒 边 界 等 钉扎 点

阻 止畴壁 移 动 , 进而 减 少 磁 导 率 、 磁 化系 数 , 并 增 加矫 顽 力 和 磁 滞 损 耗 造成 的

[21]

。 图 7

矫顽力与 含碳量的关系

Fig. 7

Relationship between coercivity and carbon content

Willcock 等 人 利 用 谐 波 方 法 分 析 了 高 强 度 钢 的 磁 性能 。 结 果 表 明 :磁 化 曲 线展 开后 的 谐 波 系

数与高 强 度 钢 的 矫 顽 力 H c 和 剩 磁 B R 有 关 , 其中 矫 顽 力 H c 与 第 1和 第 3项 偶 次 谐 波 系 数 线 性 相

关 , 剩 磁 B R 与 第 7项 偶 次 谐 波 系 数 线 性 相 关 [22]。 3. 2磁 导率与 钢材含碳量的关系

Jiles 等 人 研究了 磁 滞 回 线 模 型 构 建 问题 , 从 其 实 测 数据 可 以得 到初始 相 对 磁 导 率 与 含 碳 量的 关 系 [20]

(见 图 8) 。 类似 的 结 果 在 文 献 [23]中 也 可 看到 。

Jiles 等 人 对 AISI 1000系列的 普 碳 钢 的 磁

性

图 8初始相对 磁 导率与 含碳量的关系

Fig. 8

Relationship between initial relative permeability

and carbon content

能 的研究 结 果 表 明 :磁 性能 是化 学 成分 、 显 微 组 织 和 热 处 理 制 度的 函 数 。 磁 导 率 是 含 碳 量的 函 数 , 片 状 珠 光 体 存 在 的 碳 化 物 每 增加 0. 2%, 初始 磁 导 率 就会 减小 57%, 但 碳 化 物 以球 状 形 式 存 在时 , 磁 导 率 只会 减 少 21%

[19]

。

4感 应 加热 法检测钢材的含碳量

前 述 3种 方 法 属于经 典 电 磁无损 检 测 方 法 ,

利 用 电 磁 检 测 参 数 对钢材 含 碳 量 敏 感 的 特 点 实 现

含 碳 量 电 磁无损 检 测 , 但 这 些 方 法 均 是基 于 单 一 (或 两 个 ) 电 磁 参 数与 钢材 含 碳 量 具 有相 关 性 的 检 测原理 , 均 未涉 及 电 磁 特 性对 温 度 敏 感 的 特 点 。 为 此 , 笔 者 综 合 了 电 场 、 磁 场 、 温 度 场 下 物 理 参 数

与 钢材 含 碳 量的相 关 性 ,

利 用 电 磁 计 算技术 构 建 了 无损 检 测 钢材 含 碳 量 感 应 加 热 软 测量 法

[24－27]

。

感 应 加 热 法 检 测 钢 中 的 含 碳 量 就 是 采 用 感 应

加 热 方 法 , 将 钢材 从室温 开 始 加 热 , 一定时间 后 ,

测量 钢材表 面温 度 , 然后 根 据 钢材表 面温 度计 算 前 述 钢材 的 含 碳 量 ; 或 者 是 根 据 加 热 前 后 钢材 的 温 度 差 计 算 前 后 钢材 的 含 碳 量 差 值

[24]

。

由 于钢材 的 含 碳 量 与电 阻 率 具 有相 关 性 [25]

,

钢材 的 含 碳 量 与 磁 导 率 具 有相 关 性 [19－20, 23], 钢材

的 含 碳 量 与 热 导 率 也 具 有相 关 性

[26]

, 因 此 根 据 麦

克 斯韦 方 程和 焦耳 效 应 , 可 以得 到 不同 物 理 性能 下 、 相同 感 应 加 热 条件 下 材 料 温 升 的不同 结 果 [27]

。 被 加 热 钢材 的 表 面温 度 可 以 作为 含 碳 量 检 测的 唯

一 参 数 [24]

, 其 含 碳 量 与 表 面温 度的 函 数 关 系 可 以 表示 为

C *=γ+δT s

(5)

式中 ,

C *为估 计的 含 碳 量 ; γ和 δ为 回归 系 数 ; T s 为 加 热 一定时间 后 检 测 到 的 钢材表 面温 度 。 实 际 应 用 式 (5) 时 , 需 要 在 生产线上 对 公 式 进 行校 正 , 以 修 正 回归 系 数 。

5结束语

综 上所述 , 钢 铁 工业 过 程 含 碳 量的 在 线 、 精 确 、 无损 、 非 接 触 检 测 技术对于钢 铁 制 造 业的 技术 进 步 具 有 重 要作 用 。 传 统 含 碳 量 分 析 通 常采 用化 学 方 法 或光 谱 分 析 法 , 但是所有 这 些 方 法 均 不 能 实 现 工业生产线 在 线 检 测 。 目 前 含 碳 量 电 磁无损 检 测 方面 的研究 成 果 提供 了 在 线 无损 检 测 钢材 含

碳 量的 可能性 [9, 28－29]

; 同 样 , 针 对 PC 钢 棒 生产线

的工业 应 用 试 验 表 明 , 将感 应 加 热后 钢材表 面温

度 作为 钢材 含 碳 量 检 测 参 数 的 方 法 具 有 在 线 、 实

时 、 无损 和 非 接 触 的 特 点 , 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 [24]。

8

第 2期 孙亚飞 , 等 :钢材含碳量电磁无损检测方法

另 外 , 比 较 涡 流 法 、 Barkhausen 噪 声法 、 宏观磁 性能 法 和 感 应 加 热 法 , 可 以 知 道 尚 有 一 些 关 键 之 处 需 要 完 善 。 例 如 采 用 涡 流 等 电 磁 方 法 时 , 电 磁 传 感 器 的 输 出 除 了 与 含 碳 量相 关 外 , 还 与传 感 器 几何 尺寸 有 关 , 故这 种相 关 性 不 具 有 广 泛 适 用 性 ; 相同 含 碳 量 钢材 , 热 处 理 状 态 不同 时 , 材 料 的 磁 特 性 参 数 不同 , 因 此 这 些 检 测 方 法 有 局 限 性 ; 钢材 含 碳 量 与 检 测 参 数之 间 的 定 量 描 述不多 , 更 多的 模 型 仅 限 于 电 磁 性能 与 含 碳 量 之 间 的 定性 描 述 。 这 些 是 未 来在 线 无损 检 测 技术发 展 过 程 中 需 要 解决 的 几 个主要 问题 。

此 外 , 多 物 理 场 下 的 软 测量 技术 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。 与 经 典 电 磁 方 法 相 比 , 感 应 加 热 法 通 过 在检 测 模 型中 引 入 温 度 场 , 从 而 将 电 阻 率 、 磁 导 率 和 热 导 率 等 物 理 参 数与 钢材 含 碳 量的相 关 性 集 中 于 易 测量的 温 度 参 数 上 , 实 现 了 钢材 含 碳 量的 无损 检 测 。 最 近已 有 学 者 将这 一 方 法 用 于 缺 陷 无 损 检 测 [30]以及 显 微 组 织 演 化 数 值 模 拟 [31]。 因 此 , 可 以 预 期 :温 度 －电 －磁 场 耦 合软 测量 方 法 必 将 对材 料 组 织 、 成分 电 磁无损 检 测 技术 的 发 展产生 深 远 的影响 。

本 文 得 到 珠 海 市科 技 计 划 项目 (2010B05010-2034, PC20061039) 的 资助 , 同 时 相 关 的研究工 作 得 到 珠 海 和 盛 特 材 股份 有 限 公司 李杨 、 赵斌 、 刁 竞 旋 、 李甲瑞 、 李猛 等 人 的 大 力 协助 , 在 此 一 并 致 谢 。

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9

冶 金 自 动 化 第 35卷

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櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒 ]“ 首 钢 酸轧生产 线 生产 工 艺动态 分析系统 ” 通过首 钢 总 公司 科 技 成果 验收

2010年 10月 29日 , 北京 首 钢 自动化 信 息 技术 有 限 公司 组 织 研 发 的 “ 首 钢 酸轧 生产线生产工 艺 动 态分 析 系统 ” 通过 了 首 钢 总 公司 组 织 的 科 技成 果 验 收 评估 。

该项目 根 据 首 钢 总 公司 酸轧 生产线的工 艺 生产 状 况 , 利 用 数据 挖掘 等 信 息 化 技术 , 通过 对 实 际 生产 过 程 数据 的 分 析 归 纳 , 开 发 了 集 冷 连 轧 过 程 监 控 、 生产 管 理和工 艺 分 析 于一体 的 冷 连 轧 生产工 艺 数据 动 态分 析 系统 。 主要 技术 创 新 点 有 :集 冷 连 轧 在 线 过 程 监 控 、 生产 管 理和工 艺 分 析 于一体 的 综 合 性 数据 动 态分 析 系统 , 实 现 了工 艺 过 程 数据 和生产 管 理 数据 在 同 一平 台 上的统 一 ; 在 线 数据 分 类 监 控 和 离 线 轧后 工 艺 状 况 的 位 置 追溯 , 将 工 艺 参 数 和 带 钢 纵 向 位 置 相 对 应 , 精 细 反映 质 量和 参 数 的 对 应 关 系 ; 板形 实 测 数据 的 全 景 显示 , 包括带 钢 纵 向 和 横向 的 板形 数据 , 完 整 反映 带 钢 的 板形 状 况 ; 应 用列 维 布格 －麦 奎 尔 特 寻 优算 法 对 摩擦 系 数 模 型 进 行 非 线 性 多 项 式 拟 合 回归 分 析 , 提高 模 型 设 定 精度 ; 数据 挖掘 技术在板形 工 艺 参 数 优 化 中 的 应 用 , 达 到 对板形 控制 关 键 工 艺 参 数 的 优 化 。

该项目在 顺义 冷 轧 分 公司 酸轧 生产线的 投 入运 行 , 满足 了系统设计 需求 , 起 到 了生产 过 程 监 控 、 轧后 产品 追溯 、 生产 过 程精 细 化 管 理的 作 用 。 同 时 为 模 型 系统 优 化和 关 键 参 数 优 化 提供 了 方 向 , 对该 生产线 发 挥 最 大 效 能 具 有 重 要 的 现 实意 义 , 经 济效 益 显 著 , 整 体技术 达 到 国内 领 先 水 平 。 (北京首钢自动化信息技术有限公司 郭雨春 ) 01

范文五：一氧化碳含碳量检测

MSM-100 磨煤机CO检测系统

操作手册

目 录

1.简介

2.描述

2.1 综述 2.2 探头 2.3 检测单元 2.4 采样系统 2.5 自动反吹 2.6 系统工作循环 2.7 控制系统 2.8 内部结构 2.9 仪器传感器配置

3. 固定&气动安装

3.1 开箱

3.2 安装注意事项 3.2.1 责任

3.2.2 检测单元安装位置选择 3.2.3 探头安装位置选择 3.2.4反吹箱安装位置选择 3.3 安装工作 3.3.1 检测单元安装 3.3.2 探头安装 3.3.3反吹箱安装 3.3.4 气动连接

3.3.5 其它连接 103.3.6 密封衬垫及自动标定接口 113.3.7 气动及接口密封规格 113.3.8 软管安装步骤 11

4.电气 & 信号接口 134.1 电源 4.2 电路板接口 134.3 电气接口

4.4 自动标定单元接口 17

5.系统操作 185.1 系统操作流程 185.1.1 按键操作 185.2 上电和冷却 195.3 零点标定 5.4 气体稳定

1 2?

2?2?2?2?3?3?3?3?4

5?

5?5?5?5?5?6?6?6?7?8?9?

???

?

13??14?

?

???19?19?

5.5 气体读数 5.6 设定 5.7 系统数据 5.8 诊断 5.9 维护 5.10 标定

19?20?22?23?25?25?

5.10.1 自动标定设置 25?5.10.2 自动标定参数 27?5.10.3 自动标定 28?5.11 标气 5.12操作流程

6.规格 33

7.维护 347.1 时间表 7.2 规程 7.2.1 探头

7.2.2 更换传感器单元 34

8.备件和消耗品 368.1 备件(推荐备件) 368.2 消耗品 8.3 套装备件 8.4 套装2年消费品/备件 378.5 替换件

GSD 气体安全资料 38GSD.1 气体的保存与处理GSD.2一氧化碳安全资料 40

29?31

?

34?34?34?

?

?36?36??

37

?

??

38

1.简介

Walsn MSM-100是一种检测系统，专门为连续检测燃料粉碎机所产生的CO而设计。该系统能够根据燃烧时产生的CO浓度发出报警。Walsn MSM-100系统的应用领域包括电力、冶金、水泥等任何需要对自然现象发出预警的燃煤系统以及其它加工系统。

检测系统封装在一个 600×600×350 mm 钢制机箱中，通过一个探头进行采样。该探头专门针对高强度磨蚀性环境而设计，采用法兰固定，并且带有过滤器及专门硬化处理的保护套。

检测系统包括由微处理器组成的控制系统及采样系统。它通过采样泵和制冷器持续不断地把样气抽入仪器内部，然后采用交替工作的两个（双）传感器对样气进行分析，从而有效延长传感器的寿命并提高精度。系统还会利用压缩空气对探头和采样管进行周期性地反向吹扫，防止其堵塞。

系统具有诊断、设定、标定等工作模式，同时在运行中不断地自动进行自检、漂移修正以及故障检测。

图1 MSM-100磨煤机CO检测系统

警告

只有经过资格认证并被授权的工作人员才能进行电气连接工作！开展工作前应确保所有线路都已经采取了有效的隔离措施。所有供电电缆和信号传输电缆都必须严格按照本操作手册警醒连接以避免遭到电击。

电压设定

在打开电源之前，首先检查供电电压或者仪器的电压设定是否合适。

注意

仪器必须接地。

保险丝

更换保险丝时应确保其型号及额定电流符合额定标准。

使用临时代用保险丝或直接短路保险盒会造成危险，必须严格禁止。

损坏

如果设备或防护设施遭到损坏，应立即切断电源并采取措施防止意外开机。 如果设备出现以下情况，则表示防护设施可能已经遭到损坏：

显示出明显可见的破坏。 无法完成预期的测量工作。 在不合适的环境条件下存放过久。 遭受过强烈的运输应力。

眼睛和脸部防护

在灼热的容器内或管道旁工作时，应采取适当的措施保护眼睛和脸部！

防护服

在灼热的锅炉或熔炉附近工作时，必须穿着防护服、专用手套等。

2.描述

2.1 综述

MSM-100系统包括两个主要部分：探头以及检测单元，并通过最长达15m的采样管连接在一起。检测单元中封装着一套双采样系统以便对CO进行连续测量。

2.2 探头

0.5 m探头采用法兰安装，并且通过两根长10m/?6mm的采样管连接到检测单元上。

2.3 检测单元

检测单元封装在一个壁挂式金属机箱内，除了装有各种接头外，机箱底部还预留有通气孔、排气口、排凝口、电缆进出口和标气进出口等。

箱门关闭后即可形成一个完全封闭的机箱（封装标准达到 IP65 NEMA4）。箱门上装有两把锁以防止损害性操作。门上还装有两个LED指示灯，分别为系统OK和电源指示。

2.4 采样系统

每一个双采样通道都配有一台连续运转的采样泵，通过采样管以1.5 L/min的流量从探头中抽入样气。样气首先由制冷器降温至4℃，以除去其中的湿气。该过程中产生的凝露由排凝蠕动泵以选定的周期排出。空气或样气中包含的任何颗粒物都会被颗粒物过滤器滤除。分析完毕后，废气通过机箱底部的排气口排出。

样气散发出的热量则由安装在机箱外的散热器散发出去。

如果环境温度高于30℃的话，系统还需要配备一个压力介于4bar～8bar之间的压缩气源用于散热。

2.5 自动反吹

MSM-100装有一个带有1个电磁阀和一个空气压力调节器及采样泵的一体化自动反吹单元，压力调节器预设为4bar。

反吹箱通过三通阀进行抽取磨煤机中的样气进入制冷器，制冷后的样气循环送入CO，O2传感器测量分析，并且还可以

定时通过三通阀将压缩空气接入用于清理探头。 三通阀：用于样气和压缩空气的切换 调压阀：调节空气压力 采气泵：循环抽取样气

2.6 系统工作循环

图例：

零点校验

图2描述了仪器在采样系统中所采用的气体传感器和电磁阀的工作循环过程，该过程分为3个阶段：

样气在两个电磁阀的运转控制之下进行切换，在正。

点处进行零点漂移修正，在

点处进行量程漂移修

阶段1：红色通道中通入样气而蓝色通道“休息”（通入空气）。 阶段2：两个通道都通入样气。

阶段3：红色通道“休息”（通入空气），蓝色通道通入样气。

图2 系统工作循环

量程校验

2.7 控制系统

所有的控制动作都是通过安装在电路板上的微处理器实现的，友好的菜单系统不但便于用户完成各种操作并且可在故障状态下提供相应的诊断信息。

2.8 内部结构

图3所示的仪器装有CO传感器。

图例：

菜单操作按键

电磁阀

采样泵电源接口

CO传感器

废气排放口

样气排放口（红）

样气排气口（蓝）

标气流量计

备用

备用

空气排放口

废气排放口

排凝口

蠕动泵

空气调节阀

冷凝收集器

图3 MSM-100内部视图

制冷器

采样泵接口入

采样泵接口出 标气-探头

采样管接口

电路板

显示器

电源开关＆保险

2.9 仪器传感器配置

本手册涉及到 MSM-100系统的传感器配置见表1。

表1 MSM-100系统传感器配置

气体 一氧化碳CO

传感器 传感器

3. 固定&气动安装

3.1 开箱

检查所有包装的外部标志是否有损坏，对照检查箱内物品并逐一确认。

重要提示

发货时仪器是背面朝下方装入包装箱并采用防震材料固定在包装箱

内。在运往安装位置的途中也必须保持同样的状态。

3.2 安装注意事项

如果任何部分遭到损坏，都必须立即通报承运人及供货方！不要把已经受损的仪器发回给发货人，否则承运人将拒绝接受索赔！正确的做法是保管好外包装以及受损物品以供承运人及供货方查验。

3.2.1 责任

用户负责在现场完成安装工作，其责任包括： [1] 提供一个足够大的工作平台，如果需要的话。 [2] 安装探头和反吹单元。 [3] 安装检测单元。

[4] 完成电源和信号线的电气安装。 [5] 组织合适的气源，如果需要的话。 [6] 提供废气排出口以及排凝口。

3.2.2 检测单元安装位置选择

检测单元必须安装在一个干燥、洁净的竖直表面上，安装面必须坚固，足以支撑其重量。安装位置必须便于安装、调试、操作以及维护。理想的安装位置应该保证设备不会处于极端条件之下，即环境温度不低于0℃或高于35℃，远离振动源并且散热器四周空气流动畅通无阻。

注意

检测单元只有安装在竖直方向并且从底部接入电缆的情况下才能正常的工作。其安装位置应低于探头，落差不小于探头和检测单元之间采样管长度的

4%。这样做是为了防止采样管低凹处产生的露水阻塞气体通路。

3.2.3 探头安装位置选择

安装前请仔细阅读以下关于如何选择最佳安装位置的注释：

[1] 为了保证设备的工作性能，机箱门应处于关闭状态以利于防尘、防水。

[2] 安装位置必须留有足够的空间，便于安装、调试、操作和维护。探头和控制面板必须能够很容易

的接触到。

[3] 安装位置必须远离振动源，环境温度介于0 ~ 40℃ 之间。否则，必须具备相应的机箱冷却或保温

设施。

[4] 采样管线的温度不能低于0℃ ，必要的话应选择伴热采样管。 [5] 探头入口处的待测气流温度不得高于300℃。

3.2.4反吹箱安装位置选择

反吹箱单元必须安装在一个干燥、洁净的竖直表面上，安装面必须坚固，足以支撑其重量。安装位置必须便于安装、调试、操作以及维护。理想的安装位置应该保证设备不会处于极端条件之下，即环境温度不低于0℃或高于35℃，远离振动源并且散热器四周空气流动畅通无阻。

[1] 为了保证系统工作的工作性能，反吹箱应高于检测单元，建议至少高出50cm。 [2] 反吹单元与检测单元连管距离小于2m。 [3] 需要4bar～8bar洁净压缩空气。

3.3 安装工作

3.3.1 检测单元安装

确保检测单元安装在竖直方向并且从底部接入电缆，见图4。机箱应该竖直安装在一个平整且强度足以支撑系统重量的平面上。机箱侧面装有4个托架作为方便的安装固定点。如果不是安装在竖直方向并且从底部接入电缆，仪器将无法正常工作。

图4 安装尺寸

建议

最好把检测单元安装在至少低于探头60cm、距离不超过15.25m的地方以防止采样管上积聚的露水进入检测单元内部。检测单元应该位于整个检测系统

中最低的位置，保证散热器周围气流通畅，避免将其置于极限温度环境之中并且留有足够的服务及维护空间。

3.3.2 探头安装

采样探头应该安装在煤粉出口附近（磨煤机顶部）没有运动部件的区域。 建议把法兰适配器焊接在立管，长度不超过75mm。

注意

法兰适配器上开有和探头法兰相匹配的对位交叉孔，从而有效保证了探头在使用中安装方位唯一性。在插入磨煤机的时候必须对探头外防护套进行定避免探头内的采样过滤器正对着煤粉的流动方向。在正式焊接前应仔细检 位，

查法兰和探头的方位。

图例：

采样管过滤器

立管上的法兰适配器

图5 安装位置

磨煤机外壳

气流方向

探头

MSM-100探头是一种特殊型号的非加热探头，针对600℃以下、高浓度磨蚀性微粒环境而设计。原设计意图是应用于燃煤电厂的煤粉流监测，也可用于其它工业领域。防护套的预期寿命是12至18个月，防护套和过滤器都可以更换。

图例：

探头三通 图6 探头尺寸图

非燃烧过程

不锈钢探头套件，带管状过滤器和抗磨蚀防护套，非标准安装法兰，随探头供应匹配的平面法兰和垫圈。

MSM-100探头

自动标定MSM-100探头和安装法兰 ……………………………………………..10.99.39.24

备件

抗磨蚀探头防护套………………………………………………………………….13.21.10.50 MSM-100探头管状过滤器…………………………………………………….........13.21.00.62

3.3.3反吹箱安装

图例：

调压阀

三通电磁阀

样气接口出

压缩空气入

标气接口

采样泵（出）

采样泵（入）

确保反吹单元安装在竖直方向并且从底部接入电缆，见图8。机箱应该竖直安装在一个平整且强度足以支撑系统重量的平面上。机箱侧面装有4个托架作为方便的安装固定点。如果不是安装在竖直方向并且从底部接入电缆，仪器将无法正常工作。

接线端子

图7 反吹箱内部结构图

采样泵

标气接口

样气接口

图8 反吹箱安装尺寸

建议

反吹箱应高于检测单元50cm

3.3.4 气动连接

图例：

标气(空气

) 标气(CO)/(空气

)

标气-探头

样气-主机

图9 自动标定系统气动连接方案

采样泵入

采样泵出

图10 气路连接示意图

表2 管线连接对应关系

3.3.5 其它连接

本设备设有维护继电器，用于指示检测单元处于维护状态。

采样管

?6mm的采样尼龙管通过样气口上自配的接头，连接到样气输入接口上。

仪用空气

如果需要的话，把空气导管连接到机箱右侧的空气输入接口上。

制冷器排水

可以利用硅胶管把制冷器产生的冷凝水从机箱底部的排凝口排放到合适的排水点，排水点应该留有下水道，硅胶管应平滑布置，以免冷凝水在低凹处积聚并冻结。硅胶管的口径应不小于16mm（在可能出现冰点温度的地方还应该采取保温或伴热措施）。冷凝水几乎都呈酸性，建议用户在排凝口处安装一条加长管，把冷凝水排放到安全的地方。加长管建议使用直径不小于16mm的硅胶管。

3.3.6 密封衬垫及自动标定接口

[1] 标气入口位于箱底的密封衬垫旁(图11)。标气管的连接采用压密型黄铜接头。永久安装时建议采

用?6mm PTFE 或不锈钢导管，这样有利于压紧接口，取得良好的气密性。而采用硅胶管就难以做到这一点。

[2] 机箱外装有4个支撑角，它们能够保证机箱在安装前或放置在工作台上时处于直立状态，同时保

护机箱外面的密封圈。

图例：

样气排放口(红

) 样气排放口(蓝

) 安全泄压口

备用(空

)

备用(空

) 废气排放口

排水孔

标气入口(CO)/(空气

) 图11 密封垫圈和自动标定接口

标气入口(空气

) 过线孔

过线孔

过线孔

3.3.7 气动及接口密封规格

标气接口

排水孔过线孔

压密型接头，适用于?6mm管径的PTFE或不锈钢导管

1/2英寸NPT母螺纹（导管由用户提供，环境温度低于0℃需要采取保温或伴热措施）

电缆直径7.0 ~10.5 mm

旁路和样气排气口

1/8G 接头，适用于通径4mm管径的挠性导管

3.3.8 软管安装步骤

用作空气／样气／标气入口

图例：

隔板接头

卡箍

图12 软管安装

导管的切口应该平直、光滑、无毛刺。先套上锁紧螺母

和卡箍

再在把导管推入接口

，直到切

口顶上接头后，在保持该位置的情况下，用工具拧紧，锁紧螺母。软管直径为?6mm，接头为1/8G。

导管

导管锁紧螺母

4.电气 & 信号接口

4.1 电源

打开机箱，检查插入方式是否正确，如图12。从第一个电器连接口（如图8）沿着机箱内壁穿入一根合适的3芯电源线，再将其连接到电源插座的接线端子（随机配送）上，见图14。最后把电源线连接到市电电源上，接线方式如下：

褐色线接L(火线) 蓝色线接N(中线) 绿色/黄色线接E(地线)

市电开关(保险丝规格：250V，2A)

图13 市电开关

4.2 电路板接口

记录设备：采用生产商推荐的电缆连接到环路电流输出端子上。 远程串口：详细资料在备选方案中另行提供。 继电器：根据具体需要连接到报警设备上。

图例：

AC230V 按键

编程口

RS485接口

继电器连接线

指示灯

传感器接口

DCS输出继电器

图14 电路板接口

电流环输出

(4~20mA)

接线端子(蠕动泵，温度，地，制冷等

) 接线端子(12V电源)

警告

采取了电路隔离措施的输出&继电器接口可能带有相当危险的对地高压，进行维护时请务必做好隔离（绝缘）工作。

继电器接口

断开 接通 （动作时） 图15 继电器接口

电流环输出接口（见图14图例中的

)

图16 环流输出接口

注意

环流输出采取了电路隔离措施.

4.3 电气接口

仪器相互间的连线只能由经过资格认定的人员进行操作。 电源和信号电缆由用户提供，必须符合当地有关规定的要求。 电缆的选择应以导芯尺寸和实用绝缘要求等级为依据。

仪器和电源线任何时候都必须接地！ 信号电缆建议采用屏蔽电缆，仅一端接地。

图例：

电源线接口

报警(1，2&3)，维护和系统O.K.接口

图17 电气连接

环路电流输出(1，2，3)

典型仪器接口

图例：

电源线

环流输出(1，2，

3)

外部触发器

报警(1，2，3)，维护和系统O.K.接口 图18 典型电气接口

图19 DCS连接

图20 主机箱与反吹箱连接

警告

接头不可带电压.

4.4 自动标定单元接口

自动标定外部触发器

图21 继电器接口

标定关闭

警告

连接线路时请切断电源。

5.系统操作

5.1 系统操作流程

用户可以通过主电路板下的菜单操作按钮直接进行系统操作。共有6种操作模式供用户进行设置、标定和系统操作。下图给出了6种操作模式的流程图：

图22 操作模式流程图

5.1.1 按键操作

图例：

[↑]在列表中滚动、在ON/OFF或YES/NO之间切换或改变某数值

[↓]在列表中滚动、在ON/OFF或YES/NO之间切换或改变某数值 [DIAGS](诊断)最初显示故障总数，随后按动将显示具体故障信息

[SYSTEM DATA](系统数据)显示有关传感器状态以及制冷系统的有关数据 [MAINT](维护)控制维护继电器

[CAL](标气)操作人员执行标定或对标定数据进行配置 [SETUP](设置)操作人员设置系统参数 [GAS READING](气体读数)显示当前气体浓度

注意

根据所编辑的参数的不同，↑和↓键的功能会发生细微的变化。系统会根据具体情况作出相应的提示。 按住某键不放，数值会变化得越来越快。

5.2 上电和冷却

上电后，检测单元首先点亮电源开关下方的红色电流指示灯 并进入“冷却”阶段，样气冷却装置必须达到4℃±1℃的工作温度。根据环境温度的不同，这一过程有可能持续30分钟。在这一阶段，传感器通入空气，环流输出为默认值3mA，蠕动泵转动1分钟以清除任何凝液。在冷却阶段，不能对仪器读数进行采集，操作人员不可以通过SETUP 键查看或修改某些参数。

显示器显示当前实际温度

COOLER： XXX℃

System cooling

5.3 零点标定

制冷器达到正确的工作温度后，仪器即进入零点标定阶段，此时传感器通入空气，系统在显示读数前等待一个调整周期（默认时间为5分钟），显示器显示：

ZERO CALIBRATING

Time Remainig: XXXS

5.4 气体稳定

随后样气进入红色检测线，蓝色检测线继续通入空气，系统进入气体稳定阶段。在稳定阶段，环流输出跟踪气体浓度，显示器显示：

CO： XXXppm

System setting

气体稳定是指从样气通入到传感器获得稳定读数所消耗的时间。一些操作，比如标定过程，就是在稳定阶段完成初始化的。

5.5 气体读数

在气体稳定阶段之后，系统随即进入正常工作。样气以30分钟为周期交替通入红色和蓝色检测线（通道），仪器在轮换时间内对每一对传感器的读数进行对比，藉以得到诊断信息。显示器在显示各种样气读数的同时在最低一行显示系统状态（系统OK或系统故障）

CO： XXXppm

System OK

5.6 设定

按SETUP系统显示：

ENTRY CODE： 0

注意：

访问密码不正确时只能查看系统设置而无法更改。工厂预设密码是4。

按 SETUP 进入设定显示窗口，系统显示：

ALARM #1： XXXppm

↑&↓-Scroll Display

利用↑、↓键可以滚动显示参数列表。把需要选定的参数滚动到列表顶端后，按SETUP，屏幕显示：

ALARM #1： XXXppm

↑&↓-Scroll Display

光标处于第一行，表示顶行的参数处于待修改状态，按↑/↓键即可对其进行修改，然后按SETUP 确认。光标从显示器上消失，底行再次显示' ↑and ↓scroll display '

需要修改其它参数请重复以上动作。

表3 参数表

下表给出了系统设置参数内容及其适用范围，参数单位由传感器类型决定。 显示内容 ALARM 1 O/P 1 MIN O/P 1 MAX O/P 1 SPAN O/P 1 DAMPER 1 RED COEFF1 1 RED COEFF2 1 BLUE COEFF1 1 BLUE COEFF2 PUMP INTERVAL BLOW BACK INTERVAL UNITS

WET ANALYSIS WATER SHOW NEGATIVE ENTRY CODE BLOW BACK SET CLOCK CLEAR FAULTS RESTORE CONST CO

INTERMEDIATE ALARM VALUE O/P1 DRIFT

参数 报警1 O/P1最小 O/P1 最大 O/P1 量程 O/P1阻尼 1红色系数1 1红色系数2 1蓝色系数1 1蓝色系数2 泵间隔

默认值200ppm 4mA 20mA 1000ppm 1

设置两点校准 0

设置两点校准 0 2min

描述 CO报警门限

CO电流回路O/P所有的最小电流

CO电流回路O/P所有的最大电流 CO满刻度O/P

CO电流回路O/P响应时间

用于红色通道量程校准的CO传感器的常数 用于红色通道中间点校准的CO传感器的常数 用于蓝色通道量程校准的CO传感器的常数 用于蓝色通道中间点校准的CO传感器的常数 排水泵工作的间隔

可用性

量程

所有，步长10 所有

0，2 或4

所有 所有 所有

10或20

20~4000，步长10 1~99

所有 校准设置

所有 校准设置

所有 校准设置

所有 校准设置 1~60分钟时间间隔，步长1 1~2880，步长1

所有

反吹间隔 单位 湿度分析 水蒸气浓度 显示负值 进入密码 反吹 设置时钟 清除故障 恢复常数 CO 低报警值 O/P1 漂移

30min ppm NO 0 NO NO NO NO NO

净化间隔分钟

用于表示气体浓度的单位

用于气体浓度 用于湿度分析 允许显示和输出负值 允许新的密码设置进入 用手清洗探头 允许系统时钟进行设置 清除故障标记(正在进行剩余故障标记)

恢复以前校准设置的常数

CO低报警值门限 CO 电流回路O/P 所有的漂移

所有

所有 所有 所有 所有 所有 所有 所有 所有

ppm/mg/Nm3 YES/NO 0~50%，步长0.1 YES/NO 0~999 YES/NO YES/NO YES/NO

所有 YES/NO

100ppm 所有 -

0 所有 -

所有参数设置完毕后，按键退出参数设定模式，此时所有经过重新设定的参数投入工作。

注意：

用于更换的CO传感器都附有完整的标定证书，其中表明了出厂标定的诸项参数。如果在更换时无法进行现场标定的话，必须恢复出厂标定参数。

设置系统时钟

在"Setup "菜单的"SET CLOCK" 参数上选择 "YES" ，系统显示当前时钟设置并在日期下方附加一个闪烁的光标：

SYSTEM CLOCK MON 10:34:22

遵循以下步骤就可以完成时钟设置：

[1] 按↑&↓键改变日期值后按SETUP 键选择小时。 [2] 按↑&↓键改变小时值后按SETUP 键选择分钟。 [3] 按↑&↓键改变分钟值后按SETUP 键选择秒钟。

[4] 按↑&↓键改变秒钟值后按SETUP 键返回SETUP显示模式。

5.7 系统数据

按SYSTEM DATA(系统数据)键后，系统将允许操作人员查看有关传感器、操作系统以及软件版本号等信息。

典型的传感器信息显示如下：

气体种类和通道 传感器电压读数 最后一次零点复位读数 最后一次漂移检查读数

按SYSTEM DATA 查看其它参数， 系统显示：

CO RED Channel

READING: X.XXX V ZERO: XXX V DRIFT CHECK: XXX ppm

CO BLUE Channel

READING: X.XX V ZERO: XXX V DRIFT CHECK: XXXppm

气体种类和通道 传感器电压读数 最后一次零点复位读数 最后一次漂移检查读数

SAMPLE GAS: 85℃ AMBIENT: XX℃ FLOW: XXXX

环境温度 样气温度 流量

SPAN COEFFICIENT CO XXXX XXXX

注意

流量值通常位于0（没有气流通过）和2500 （最大流量）之间，在系统数据显示模式下还会看到：

量程常数： 在标定期间计算得出 软件版本号：VX.XX

SOFTWARE VERSION N°

VX.XX

按GAS READING键返回气体读数显示状态。

CO两个系数

5.8 诊断

按'DIAGS' 键，系统将显示系统故障数目，再按该键显示具体故障信息。

注意

显示诊断信息对系统操作没有任何影响。

表4 故障信息

显示内容 ADC FAULT #COOLER FAILURE

故障

微处理器无法完成输入信号转换，可能造成读数错误 制冷器温度超过-5℃ 到 +5℃的范围时间长达5分钟以上电气故障 Gas 1（CO）零点故障

可能的诱因 ADC 转换器故障

制冷器温度超过＋5℃，时间长达5分钟以上 新传感器处于稳定阶段

ZERO DRIFT

传感器寿命到头 样气泄漏在机箱内

措施 向厂家求助 改变检测安装位置 检查压缩气源连接 更换制冷器 等待传感器稳定 更换传感器 查找泄漏点并修复 更换传感器

SPAN COEFFICIENT OUT LIMITS： Gas 1（CO）

传感器寿命到头 传感器受到干扰 标定过程不正确 标气浓度不正确 样气泄漏在机箱内

等待传感器恢复 检查并恢复标定前参数

对照输入浓度检查标气

查找泄漏点并修复 拆开并清理探头和

FLOW RATE FAULT

探头、采样管或过滤器堵塞 采样管或者更换过

流量传感器显示流量不足

采样泵故障 凝液冻结

滤器 更换采样泵 更换凝液收集器

#PERISTALTIC PUMP FAILURE 5V REF FAULT FAIL IN CALIBRATION CALIBRATION ABORTED

蠕动泵供电 电压超过预定值 超出允许范围

仪器无法完成自动标定规程。系统会同时显示其它辅助信息，指出失败原因。 标定取消

最后一次标定被手动取消

重新标定 检查调节阀和输气

NO CAL GAS

系统会显示出气体种类

标气压力不足 标气瓶已空

管

更换标气瓶并重新标定

ADDITIONAL AUTOCAL FAULTS： -Gas1（CO） #EEPROM CHECKSUM ERROR

电气故障

向厂家求助

-1零点漂移故障 -2量程系数故障

采样管或探头泄漏 校准气体流量不足采样管或探

头有空气泄漏

定位并修复 检查流量和压力泄漏点并修复

电气故障

向厂家求助

蠕动泵故障 接头失效 电气故障

更换蠕动泵 定位并修复 向厂家求助

注意

标有#的故障将会造成整个系统关机以保护采样系统和传感器。此时两个通道都被切换到空气中，同时所有报警继电器发出故障报警，输出跳转到默认 值。系统不断进行自检以发现是否可恢复到正常工作状态。

注意

选择SETUP 菜单并把CLEAR FAULTS 设置为'YES'，系统就会自动尝试消除标有#的故障。达到这一目的另一种方法是进行一次关－开操作。

5.9 维护

选择MAINTENANCE后，系统允许用户手动控制维护继电器以便展开维护工作。 按MAINTENANCE 键，系统显示：

MAINTENANCE: OFF

按↑、↓键在OFF/ON间选OFF将置维护继电器于微处理器的控制之下；此时不能进行维护操作！选ON将激活维护继电器，显示系统处于维护状态。

注意

如果发生电源中断，维护设置将被系统保存下来。每次完成维护工作后都要不要忘记把维护继电器置于OFF 状态。

5.10 标定

5.10.1 自动标定设置

这些设置通常在第一次装机调试时已经完成。如果需要检查或改变的话，请按照以下步骤操作：

按CAL ，系统显示：

ENTRY CODE: 0

用↑和 ↓键设置正确的密码（工厂设置的密码是4）。

_AUTO CAL MANUAL CAL ↑&↓-to move cursor ‘CAL’ to select

按CAL，系统显示：

TYPE: XXXXXXXX CAL INTERVAL: XX hr GAS1 SETTLE: XXXs ↑&↓-scroll display

利用↑、↓键选择TYPE中的MANUAL CAL后按CAL，系统首先显示自动标定参数。 利用↑、↓键滚动参数列表。

要改变设置，按SETUP键 。光标显示最上边的一个参数将要被修改，检测单元在底行提示"↑、↓－改变设定值"。

按 SETUP确认已经编辑好的参数，返回滚动列表模式。

注意

无论处于标定过程的任何阶段，都可以按GAS READING键取消标定操作，此时显示界面为：

ABORT CAL? NO

↑&↓-change value Press CAL when ready

选NO后按CAL继续标定；选YES后按CAL取消操作，系统显示：

REMOVE CAL GAS

Press CAL when ready

断开标气后按CAL键，系统显示：

Press GAS READING to Exit calibration

根据显示界面的提示，按下GAS READING键后就安全的取消了标定操作，之后可设置SETUP菜单中Restore CONS项为YES来恢复原来的常数。

5.10.2 自动标定参数

表5 用户自动标定CO时需要参数更改的参数

显示参数 TYPE GAS1 STTELE GAS1 SPAN CAL METHOD:

稳定时间取决于具体安装情况以及采样管长度。建立稳定时间的示例程序如下： [1] 按CAL 进入标定模式 [2] 选择自动标定类型

[3] 利用种类(TYPE) 选项选择某一气体电磁阀

CO 300S 1000PPM 2

修改

说明

修改标定类型为CO 稳定时间 根据标气浓度修改 2点标定

[4] 比如选择气体1，量程标定(GAS1 SPAN) [5] 连接好查验气体 [6] 按CAL 打开查验气体 [7] 开始用秒表计时

[8] 读数稳定后，记录所消耗的时间 [9] 增加约10％ 即可得到稳定时间

注意

只有选择3点法标定时才有必要进行中值(MID)设定。

标定方式： - XXXXX

2 点式 - 量程和零点（CO量程 – CO零点）

3 点式 - 量程、零点和中值（CO量程 – CO中值 – CO零点）

注意

2点式标定 - 最常用的标定方式，需要进行零点和量程(约测量范围的2/3)标定，CO量程-CO零点。

- XXXXX 在以下情况关闭: [1] 标定进行中 [2] 维护进行中

下次标定时间? DAY, hr: min

选中时在日期值下出现一个闪烁的光标，用上下箭头键改变日期值后，按SETUP键将光标移至小时、分钟，完成设置后再按SETUP键确认修改。

系统冷却中

手动操作时(在维护模式下) 标定进行中

3点式标定 - 当法律要求更高的精度时，必须进行零点、中间值和近满量

程值3点式标定维护继电器。

5.10.3 自动标定

必须采用浓度适当的标气，比如，对预期测量范围为0 ~ 1000ppm的系统来说，适于量程标定标气浓度约为750ppm左右。用户可以参照正常测量时所取得的读数选择标气浓度。

建议量程标气浓度范围

CO：测量范围的70 ~ 90%或者接近预期排放浓度。

建议零点/低浓度标定浓度范围

CO：仪用空气

气体流量和压力

气体流量由仪器内的流量计进行控制，预设流量为5L/min。标气瓶出口压力应调整为2bar(30psi)。

标气使用时间

按照仪器出厂时的标定时间设置以及5L/min的流量，标气的典型使用时间为：标气瓶(8.4 dm3) ， 约能标定10次。

上述标定次数仅供参考，实际使用时间取决于仪器的具体设置以及使用情况。

气体稳定时间

更换标气时需要留给检测单元一定的气体稳定和标气读数记录时间，还必须考虑传感器的响应时间。检测单元的出厂设定如下：

CO = 300 seconds

当采样管采用15米的标准长度时，以上稳定时间是足够的。如果采样管更长的话，稳定时间也应该相应地增长。每一种标气的正确稳定时间可参照5.10.2 所述的设置规程来确定。具体操作时需要一个连接好的气瓶(图23)和一块秒表。

图例：

空气

注意

所有压力调节阀都必须调整到 2bar (30psi)

标气

自动反吹箱

图23 带有气体输送结构的自动标定单元

5.11 标气

标气瓶上的气压计必须每周检查一次，发现气压低于2bar立即更换气瓶，更换方法如下： [1] 关闭气瓶上的供气阀门。

[2] 卸下供气阀上的调压器(反向螺纹)。

注意

某些型号的调压阀适配器上装有一个很小的PTFE密封圈，在松开锁紧扣时要注意防止掉落。

[3] 更换气瓶。去掉运输密封条，查看新气瓶上的气阀有无损坏、是否干净，确认气瓶上粘贴有标气

合格证。

[4] 把调压阀装到气瓶的阀门上并拧紧。

[5] 打开气瓶上的阀门，注意观察容量压力计的示值应该在100 ~ 200 bar之间，调压阀的压力应该为2

bar。

[6] 重新关闭气瓶上的气阀，容量压力计的读数应该在5分钟内没有显著的变化才对！如果压力减小，

则说明气阀有泄漏或仪器正在进行标定。用肥皂溶液检查各个接口是否有泄漏现象并及时修复，如果发生泄漏，气瓶内标气会很快漏光。 [7] 打开气瓶上的气阀。

[8] 标气合格证上注明的浓度值必须被马上输入到仪器中。 [9] 打开机箱门。

[10] 按CAL，再按↑键4次，仪器显示输入密码“4”，再按CAL两次以进入参数设定菜单。

[11] 重复按键，直到需要改变的参数显示在显示器的顶行。(如果按过了，再按 退回)。↓如果被更换

的气瓶是CO/N2，则需要改变的参数名称是GAS1 SPAN。

[12] 按SETUP键，利用↑和↓键气瓶上注明的浓度改变该参数的示值。最后按SETUP键确认。 [13] 按GAS READI NG返回正常显示模式，关闭并锁好机箱门。

5.12操作流程

图24 自动标定操作说明图

标定通入气体的操作

关闭减压阀开关，打开气瓶开关，减压阀显示有压力。?此时逐渐打开减压阀，调节流量计的流量，将流量稳定在5L。?

标定结束的操作 标定结束，关闭标气操作?

关闭减压阀。?关闭气瓶开关。?

特殊情况处理

当修改参数，因为密码错误无法进入参数界面，可以如下操作：

关机，长按SETUP键，开机。

界面显示密码输入，通过上、下键输入密码4， 按SETUP键确认，进入参数状态。 选择参数RESTORE CONST:，通过上下键选择YES，按SETUP确认，更新系统参数。 关机，开机，系统正常运行。

6.规格

测量

方式

CO范围(可选) 精度 分辨率 工作温度(环境) 精度 分辨率 工作温度(环境)

连续

0 ~100至4000ppm ，步长50 满量程的±5% 1ppm (1mg)

0 ~35℃ (32 ~ 95゜F) 满量程的±1% 0.1%

0 ~ 35℃ (32 ~ 95゜F )

标定

方式 输入接点

自动

自动标定远程初始化控制接点

显示

类型 尺寸 参数

LCD + 背景照明 60mm × 16mm

4行 × 20 字符，点阵型

输出

环流输出

0、2 或4 mA ~ 10或20 mA 隔离输出，最大环路阻抗1000欧姆

继电器

触点类型和负荷 自动标定继电器 继电器输出

隔离式转换，1A 240V ，3A 24V，用于“1、2号报警/ 系统OK/标定进行中” CO零点、量程标定

CO高报，CO低报，系统OK，系统维护

探头

探头过滤器 探头重量 探头工作压力

不锈钢制，可更换 3.5Kg ±10英寸水柱

标气和空气要求

仪用空气

用于零点标定：2 bar，洁净 & 干燥，流量5 L/min ； 用于制冷：2 ~ 10 bar ，洁净 & 干燥，流量90 L/min ， 环境温度低于30 ℃不需要冷却空气

标气（推荐） 机箱重量

压力2bar，消耗量每次标定25升，工作成份CO/背景气为N2 53kg

电源

电源

165 ~ 264VAC， 50 ~ 60Hz

电磁兼容性

系统机箱

喷涂金属机箱 RAL7032 ，密封等级IP65/NEMA4

尺寸与结构

外形尺寸 采样管(标准长度)

600×630×390mm

15m，增强型?6mmPTFE 管

7.维护

7.1 时间表

警告

开展维护工作必须激活维护继电器，避免发生反吹动作以确保安全！

月例行操作

每月检查一次设备运行情况，不正常需要标定。

6个月例行操作

对系统进行总体检查：通入气体，检查设备运行的准确性。

12个月例行操作

执行如上6个月例行操作； 更换探头过滤器； 更换采样和空气过滤器； 更换蠕动泵里的自动排凝管； 更换泵头组件； 更换泵管。

巡检

需要的话完成以下工作；

明显老化或发出噪音时更换蠕动泵；

两个CO 传感器中的任意一个系数大于15000 时，更换传感器对；

为了提高我们的服务效率，避免出错，敬请注明部件编号明细以及主设备序列号。

7.2 规程

7.2.1 探头

磨煤机内的工作条件极其恶劣，探头外防护罩必须安装妥当！因为受停机时间的限制，同时为了节约劳动力成本，进行维护时更换整个探头要比仅仅更换其某个部件更为经济！

松开外法兰上的4个螺栓即可拆下整个探头。

7.2.2 更换传感器单元

拆卸

[1] 关闭电源。

[2] 断开传感器电气输入接口(在电路板上)，松开电缆夹头。 [3] 断开空气/样气输入导管(在传感器单元上)。 [4] 卸掉4个固定栓。

[5] 把传感器单元从安装架上取下来。 [6] 把排气管从机箱底部的终端接口上断开。 [7] 抬出旧的传感器单元。

更换

[1] 装入新的传感器单元。 [2] 装回4个固定栓。

[3] 连接好空气/样气输入导管，确保连接位置正确。 [4] 连接好传感器单元电气输入接口，扣紧电缆夹头。 [5] 接上排气管。

[6] 进行一次全面的自动标定

8.备件和消耗品

8.1 备件(推荐备件)

数量 1 1 2 2 2

蠕动泵(完整组件) 标气电磁阀 样气切换电磁阀组件 保险丝 2A 瞬间熔断型 保险丝 5A 瞬间熔断型

说明

17.03.44.36 13.17.47.12 17.03.44.48 14.04.51.62 14.04.53.50

物料代码

8.2 消耗品

数量 1 1 1 1 1 1

CO 传感器组件 样气过滤器 空气吸入过滤器 蠕动泵自动排凝管 泵头 蠕动泵管

说明

17.02.81.86 13.17.47.62 13.17.43.0 13.17.48.0 13.17.55.36 13.17.55.24

物料代码

8.3 套装备件

数量 5 5 2 2 2 2 1

?6mm套管 ?6mm管扣 ?6mm前套圈接套 ?6mm后套圈接套 保险丝 2A 瞬间熔断型 保险丝 5A 瞬间熔断型 欧式市电插头

说明

13.17.00.98 13.17.00.74 13.18.28.12 13.18.28.24 14.04.51.62 14.04.53.50 14.06.49.48

物料代码

8.4 套装2年消费品/备件

数量 1

套装2年消费品/备件

说明

10.01.30.11

物料代码

包括：

数量 3 3 3 6 2 1 1 2 2 2 2

V样气过滤器 空气吸入过滤器 蠕动泵自动排凝管 可更换泵头 可更换泵头膜片 蠕动泵及配件 标气电磁阀 样气阀及配件 保险丝2A瞬间熔断型 保险丝2A半延续型 保险丝5A瞬间熔断型

说明

8.5 替换件

数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.5m 0.5m 0.5m 2 1 1

双通道气泵组件 蠕动泵 制冷器组件 主PCB 微处理器PCB 环流输出模块 压力开关 流量计 样气过滤器 集凝盒

氟化橡胶管外径6mm 氟化橡胶管外径4mm 氟化橡胶管外径2mm 1/8英寸到1/16英寸阶梯接头 标准采样探头组件 自动标定采样探头组件

说明

17.03.63.0 13.17.47.48 17.02.65.74 17.02.61.36 17.02.70.98 17.02.61.74 13.17.10.12 13.17.47.36 13.17.47.62 17.01.82.86 13.06.05.48 13.06.05.50 13.06.05.62 13.17.13.98 10.99.34.62 10.99.39.24

物料代码

GSD 气体安全资料

GSD.1 气体的保存与处理

为了安全起见，建议在存储或处理高压气体、液体或压缩气体时遵循以下总则；同时在必要情况下根据气体的具体属性和处理过程(腐蚀性、毒性、易燃性、自燃性、氧化性、放射性或惰性气体)予以额总则：

[1] 只有富有经验且经过适当培训的人员有资格处理压缩气体。

[2] 操作前应仔细阅读存储容器上注明的操作规则及当地的具体规定。

[3] 不要摘除或污损供货商提供的用以辨识气瓶内容物的标签。

[4] 在使用前当然应该首先确认是何种气体。

[5] 在使用前应该对相关气体的属性和危险性有充分的了解和理解。

[6] 在使用压缩气体前应准备好各种可能紧急状况的应对方案。

[7] 对某一特定气体的正确操作规程有疑问时请及时联系供货商。

处理和应用

[1] 戴上结实的手套。

[2] 不要抓着盖子或护圈提起容器。

[3] 运输容器时请使用运输架，即使距离很近！

[4] 在容器被稳妥的固定到墙脚、工作平台或其它合适的位置上之前，确保气阀防护帽/防护圈处于正

确的安装位置。

[5] 佩戴好合适的护眼/脸罩。根据气体的压力和性质选择安全眼镜、化学护目镜或全面防护服。

[6] 必要时(如使用毒性气体)在工作区域应该佩戴呼吸设备或覆盖整个脸部的防毒面具。

[7] 采用合格的检漏仪或肥皂水检查有无气体泄漏。对毒性气体的泄漏检查应按照供货商指定的规程

进行操作。

[8] 确保在出现泄漏时备有足够的应急水源、消防材料或腐蚀性材料稀释剂。

[9] 所有容器都必须采用合适的压力调节设备。给系统供气时，供气压力必须小于容器内压。

[10] 在连接好容器准备使用之前，确保系统内的气体不会反充入容器！

[11] 使用前仔细检查整个供气系统的适用性，尤其是压力值和材料。

[12] 千万不要让液态气体截留在系统部件内，否则会造成液压破裂！

[13] 确保工作区域内的所有电气系统都适应于每一种工作气体。

[14] 千万不要采用明火或电加热设备来提高容器压力！不要让容器处于45℃以上的温度环境中，也避

免长时间处于低于-10℃ 的温度环境中。

[15] 不要在没有向供货商咨询的情况下对容器内的气体进行混合压缩。

[16] 不要试图把气体从一个容器倒换到另一个容器内。

[17] 不要未经供货商检查而私自给容器加压以加快液体的排出速度。

[18] 不要把容器用作滚桶、支撑件或盛装其它气体。

[19] 不要让氧气或其它氧化性气体容器的阀门接触到油料、油脂或其它易燃性物质。

[20] 保持容器阀门出口清洁，没有油渍、水渍和污垢。

[21] 防止容器遭受意外的机械撞击，否则有可能损坏阀门或其它安全设备。

[22] 不要擅自修理或修改容器阀门及安全释放设备等，阀门损坏时应立即报告供货商。

[23] 在不需要供气时马上关闭气阀，即使容器已经从气路中断开时。

[24] 容器从气路中断开后，马上复位出气口盖、插头或容器盖。

存储

[1] 容器必须存放在通气良好的建筑物内，最好是在开放环境中。

[2] 把容器存放在远离火灾隐患、热源或发火装置的地方。

[3] 容器应该存放在干净整洁、仅限有关人员出入的地方，在周围标明压力容器存放地以及危险警告

标志等(如易燃、有毒、有放射性等)。

[4] 禁止在容器存储场地内外抽烟及使用明火等。

[5] 容器应该采取直立姿势固定好，防止出现意外倾侧等。拧紧容器阀门并在阀门出口上加装合适的

盖帽或插头。容器阀门防护圈/帽必须处于正确的防护位置并固定好。

[6] 在恶劣或极端气象条件下，容器不能露天存放。也不要把容器存放在容易发生腐蚀的环境条件下。

[7] 满容器和空容器分开存放，并且对满容器进行分组以便优先使用存放时间比较久的库存。

[8] 气体容器应该根据不同的保存目录分门别类存放(如有毒、易燃等)。

[9] 必要的话，氧气和氧化剂容器应该和可燃性气体容器分开存放于防火区内。

[10] 可燃性气体和毒性气体的库存量应该尽可能少。

[11] 装有可燃性气体的容器应该远离其它可燃性材料存放。

[12] 对存放容器的仓库必须周期性检查以及时了解大体状态及泄漏情况。

[13] 在进入可燃性或毒性气体容器保存场地时应提前联系检测部门对空气中的可燃性或毒性气体浓度进行检测。

GSD.2一氧化碳安全资料

进一步了解该气体的有关信息请联系供货商 气体标识和供货商

产品名称

化学分子式

供货商名称

紧急联系电话

配方结构/信息

材料准备

成份/杂质

CAS编号

EEC编号

危险标志

危险标志

急救措施

着自给型呼吸装具把中毒人员运送到未受污染的环境中，做好

吸入中毒 保暖工作并让其好好休息，然后找医生或送医院。如果病人停

止呼吸则应马上施行人工呼吸。

消防措施

特殊危险

危险的燃烧产物

适用的灭火介质 接触到明火将导致容器破裂/爆炸 无 所有的已知灭火器都适用

可能的话阻止产品的泄漏，把容器移开或者在安全位置喷水降

温。

特殊方法 不要扑灭泄漏气体的火焰，除非绝对必要！否则有可能引起再

次自燃/爆炸。

可以扑灭其它火焰。

消防员专用防护设备

意外泄漏措施

撤离该地区

熄灭火源

人员保护措施 确保充分的空气流通

进入该地区时佩戴自给型呼吸装具，除非可以证明空气环境已

经绝对安全

环境保护措施

清理方法

处理和存储

确保受气设备接地良好。防止水或其它液体被倒吸入容器。供气之前先用空气清洗受气设备。防止受气设备将气体反吹进容器。受气设备只能是预先指定的专用设备，其受气压力和受气温度必须和容器参数相匹配。如有疑问请联系供货商。处理和存储场地必须远离火源(包括静电放电源等)并且和库房内的氧化性气体以及其它氧化剂分开存放。处理方法参照供应商所提供的容器处理规程。容器应该存放于通风良好、温度低于50℃的环境中。

尽量阻止泄漏 给泄漏场地换气 采用自给型呼吸装具和防化服 1压缩气体 2极度易燃 3吸入有毒 联系供应商 联系供应商 联系供应商 联系供应商 一氧化碳 CO 用户记录 用户记录

防爆控制/人员防护

爆炸极限 TLV(ACGIH) 25ppm

英国: LTEL: 50ppm: STEL: 300ppm

各国规定的爆炸极限 德国: MAK: 30ppm

法国: VME: 50ppm

人员防护

物理/化学性质

溶点

沸点

临界温度

外观/色泽

气味

自燃温度

可燃范围

稳定性和反应性

稳定性和反应性 与空气混合后可发生爆炸。可与氧化剂发生剧烈化合反应

毒理学知识

总述 破坏血液中的红细胞(溶血性中毒)生态学知识

总述: 没有已知的由该产品造成的生态破坏

处理知识

总述: 避免直接排放到大气中 也不要排放到任何可能造成气体积聚的地方以免造成危险。

燃烧后会产生有毒和腐蚀性气体，必须经过洗气后才能排放到大气中去。

不要排放到和空气混合并有爆炸危险的地方。

废气燃烧必须采用过合适的回火消除器。

如有任何疑问或需要直到请联系供应商。

气体运输知识

粘贴标签 ADR 标签3: 可燃性气体

标签6.1: 毒性物质

其它运输知识 采用汽车运输时，载货区必须和驾驶室隔开

驾驶员必须清楚的知道所载货物的潜在危险性以及在紧急或事故状态时应该如何处理。

在开始运输前必须确保容器已经固定妥当而且：

-气瓶阀处于关闭状态并且没有任何泄漏

-气阀出口盖帽、锁紧扣或插头(如果有的话)已经正确安装好

-气阀保护部件安装正确

-通气良好

-符合相关法律/法规

-205°C/-337°F -192°C/-314°F -140°C/-220°F 无色气体 无 无警告性特征 620°C/1148°F 在空气体积含量12.5-74% 确保通风良好。 工作过程中严禁吸烟！ 随时准备好自给式呼吸装具以备急用

法律/法规知识

联系供应商

其它信息

充分了解国家/地方法律法规的有关规定确保操作人员了解气体的可燃性危险必须对操作人员进行呼吸装具使用培训确保操作人员了解气体的毒性危险在将该产品应用于新的过程或用途之前，必须进行安全知识培训并对所有相关材料的兼容性进行全面研究本章所给出的细节都是在完成了仔细的准备工作后写出的，决无任何疏漏或不当之处。

如有任何疑问，请及时联系气体供应商。

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