ইস্পাত কার্বন সামগ্রী নির্ধারণের জন্য সাতটি পদ্ধতি

ধাতু এবং তাদের যৌগিক উপাদানগুলির বিকাশ এবং প্রয়োগের জন্য প্রায়শই কার্যকর নিয়ন্ত্রণ এবং কার্বন এবং সালফার সামগ্রীর সঠিক নির্ণয়ের প্রয়োজন হয়। ধাতব পদার্থে কার্বন প্রধানত মুক্ত কার্বন, কঠিন দ্রবণ কার্বন, এবং সম্মিলিত কার্বন, সেইসাথে বায়বীয় কার্বন এবং পৃষ্ঠ সুরক্ষিত কার্বারাইজেশন এবং প্রলিপ্ত জৈব কার্বনের আকারে বিদ্যমান।

 

বর্তমানে, ধাতুগুলিতে কার্বন উপাদান বিশ্লেষণের প্রধান পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে দহন পদ্ধতি, নির্গমন বর্ণালী, গ্যাস ভলিউমেট্রিক পদ্ধতি, অ জলীয় দ্রবণ টাইট্রেশন, ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতি এবং ক্রোমাটোগ্রাফি। প্রতিটি পরিমাপ পদ্ধতির প্রযোজ্যতা এবং পরিমাপের ফলাফলের উপর অনেক কারণের প্রভাবের কারণে, যেমন কার্বনের উপস্থিতি, অক্সিডেশনের সময় কার্বন সম্পূর্ণরূপে নির্গত হতে পারে কিনা, ফাঁকা মান ইত্যাদি, একই পদ্ধতির নির্ভুলতা বিভিন্ন ক্ষেত্রে পরিবর্তিত হয়। পরিস্থিতি এই নিবন্ধটি বর্তমান বিশ্লেষণ পদ্ধতি, নমুনা প্রক্রিয়াকরণ, ব্যবহৃত যন্ত্র এবং ধাতুগুলিতে কার্বন প্রয়োগের ক্ষেত্রগুলির সংক্ষিপ্তসার করে।

 

1. ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতি।

ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে তৈরি করা জ্বলন ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতিটি কার্বন (এবং সালফার) পরিমাণগত বিশ্লেষণের জন্য বিশেষ পদ্ধতির অন্তর্গত।

নীতি হল CO2 উৎপন্ন করার জন্য নমুনাটিকে অক্সিজেন প্রবাহে পোড়ানো। একটি নির্দিষ্ট চাপের অধীনে, ইনফ্রারেড বিকিরণে CO2 দ্বারা শোষিত শক্তি সরাসরি এর ঘনত্বের সমানুপাতিক। অতএব, ইনফ্রারেড শোষকের মধ্য দিয়ে CO2 গ্যাস প্রবাহিত হওয়ার আগে এবং পরে শক্তির পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করে, কার্বনের পরিমাণ গণনা করা যেতে পারে।

 

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ইনফ্রারেড গ্যাস বিশ্লেষণ প্রযুক্তি দ্রুত বিকশিত হয়েছে, এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাকশন হিটিং দহন এবং ইনফ্রারেড বর্ণালী শোষণ নীতিগুলি ব্যবহার করে বিভিন্ন বিশ্লেষণাত্মক যন্ত্রগুলিও দ্রুত আবির্ভূত হয়েছে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দহন ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতি ব্যবহার করে কার্বন এবং সালফার নির্ধারণের জন্য, নিম্নলিখিত বিষয়গুলি সাধারণত বিবেচনা করা উচিত: নমুনার শুষ্কতা, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সংবেদনশীলতা, জ্যামিতিক আকার, নমুনার আকার, প্রকার, অনুপাত, সংযোজন ক্রম এবং প্রবাহের পরিমাণ, ফাঁকা মান নির্ধারণ, ইত্যাদি

এই পদ্ধতির সুবিধা হল সঠিক পরিমাপ এবং কম হস্তক্ষেপ শর্তাবলী। কার্বন বিষয়বস্তু নির্ভুলতার জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা এবং উত্পাদনের সময় পরীক্ষার জন্য পর্যাপ্ত সময় আছে এমন ব্যবহারকারীদের জন্য উপযুক্ত।

 

2. নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি

যখন একটি উপাদান তাপগতভাবে বা বৈদ্যুতিকভাবে উত্তেজিত হয়, তখন এটি স্থল অবস্থা থেকে উত্তেজিত অবস্থায় স্থানান্তরিত হবে এবং উত্তেজিত অবস্থা স্বতঃস্ফূর্তভাবে স্থল অবস্থায় ফিরে আসবে। উত্তেজিত অবস্থা থেকে স্থল রাজ্যে ফিরে আসার প্রক্রিয়ায়, প্রতিটি উপাদানের বৈশিষ্ট্যযুক্ত বর্ণালী রেখাগুলি প্রকাশিত হবে এবং তাদের বিষয়বস্তু বৈশিষ্ট্যযুক্ত বর্ণালী রেখার শক্তি অনুসারে নির্ধারণ করা যেতে পারে।

 

ধাতুবিদ্যা শিল্পে, উত্পাদনের জরুরিতার কারণে, শুধুমাত্র কার্বন সামগ্রী নয়, অল্প সময়ের মধ্যে চুল্লির জলের সমস্ত প্রধান উপাদানগুলির বিষয়বস্তু বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন। দ্রুত স্থিতিশীল ফলাফল পাওয়ার ক্ষমতার কারণে স্পার্ক ডাইরেক্ট রিডিং এমিশন স্পেকট্রোমিটার শিল্পে পছন্দের পছন্দ হয়ে উঠেছে। যাইহোক, এই পদ্ধতির নমুনা প্রস্তুতির জন্য নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।

উদাহরণস্বরূপ, স্পার্ক স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে ঢালাই লোহার নমুনা বিশ্লেষণ করার সময়, মুক্ত গ্রাফাইট ছাড়া কার্বাইড আকারে পৃষ্ঠের কার্বন বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন, অন্যথায় এটি বিশ্লেষণের ফলাফলকে প্রভাবিত করবে। কিছু ব্যবহারকারী পাতলা নমুনাগুলির দ্রুত শীতলকরণ এবং ভাল সাদা করার বৈশিষ্ট্যগুলির সুবিধা গ্রহণ করে এবং নমুনাগুলিকে পাতলা টুকরোতে পরিণত করার পরে, ঢালাই লোহাতে কার্বনের পরিমাণ স্পার্ক স্পেকট্রোস্কোপি বিশ্লেষণ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

স্পার্ক স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে কার্বন স্টিলের রৈখিক নমুনাগুলি বিশ্লেষণ করার সময়, নমুনাগুলিকে কঠোরভাবে প্রক্রিয়া করা এবং বিশ্লেষণের জন্য একটি স্পার্ক মঞ্চে "খাড়া" বা "সমতল" রাখার জন্য একটি ছোট নমুনা বিশ্লেষণ ফিক্সচার ব্যবহার করা প্রয়োজন, যাতে এর সঠিকতা উন্নত করা যায়। বিশ্লেষণ

 

3. তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে পদ্ধতি

তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে বিশ্লেষক দ্রুত এবং একই সাথে একাধিক উপাদান নির্ধারণ করতে পারে।

এক্স-রে উত্তেজনার অধীনে, পরিমাপ করা উপাদান পরমাণুর ভিতরের ইলেকট্রনগুলি শক্তি স্তরের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায় এবং সেকেন্ডারি এক্স-রে (অর্থাৎ এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স) নির্গত করে। তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স স্পেকট্রোমিটার (WDXRF) হল এমন একটি যন্ত্র যা আলোকে আলাদা করতে ক্রিস্টাল ব্যবহার করে এবং তারপর ডিটেক্টর থেকে বিচ্ছিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত এক্স-রে সংকেত গ্রহণ করে। যদি বর্ণালী স্ফটিক এবং নিয়ন্ত্রক সুসংগতভাবে চলে এবং অবিচ্ছিন্নভাবে বিচ্ছুরণ কোণ পরিবর্তন করে, নমুনার বিভিন্ন উপাদান দ্বারা উত্পন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত এক্স-রেগুলির তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং তীব্রতা পাওয়া যেতে পারে, যা গুণগত এবং পরিমাণগত বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ধরনের যন্ত্রটি 1950-এর দশকে তৈরি করা হয়েছিল এবং জটিল সিস্টেমে একযোগে একাধিক উপাদান নির্ধারণ করার ক্ষমতার কারণে মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। বিশেষ করে ভূতাত্ত্বিক বিভাগে, এই যন্ত্রটি ধারাবাহিকভাবে কনফিগার করা হয়েছে, বিশ্লেষণের গতিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে এবং একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

যাইহোক, হালকা উপাদান কার্বন প্রায়শই কার্বনের XRF বিশ্লেষণে কিছু অসুবিধা সৃষ্টি করে কারণ এর দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৈশিষ্ট্যযুক্ত বিকিরণ, কম ফ্লুরোসেন্স ফলন, এবং স্টিলের মতো ভারী ম্যাট্রিক্স পদার্থে ম্যাট্রিক্স দ্বারা কার্বন বৈশিষ্ট্যযুক্ত বিকিরণ উল্লেখযোগ্য শোষণ এবং ক্ষয় হয়। উপরন্তু, একটি এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স যন্ত্র ব্যবহার করে ইস্পাতে কার্বন পরিমাপ করার সময়, যদি মাটির নমুনা পৃষ্ঠটি ক্রমাগত 10 বার পরিমাপ করা হয়, তবে এটি লক্ষ্য করা যায় যে কার্বন সামগ্রীর মান ক্রমাগত বাড়ছে। অতএব, এই পদ্ধতির প্রয়োগের সুযোগ প্রথম দুটির মতো বিস্তৃত নয়।

 

4. অ জলীয় দ্রবণ টাইট্রেশন পদ্ধতি

অ জলীয় দ্রবণ টাইট্রেশন হল অ জলীয় দ্রাবকগুলিতে টাইট্রেশনের একটি পদ্ধতি। এই পদ্ধতিটি নির্দিষ্ট দুর্বল অ্যাসিড এবং ঘাঁটিগুলিকে টাইট্রেট করতে পারে যেগুলি জলীয় দ্রবণে টাইট্রেট করা যায় না তাদের অম্লতা এবং ক্ষারত্ব বাড়াতে উপযুক্ত দ্রাবক নির্বাচন করে। জলীয় দ্রবণে CO2 দ্বারা উত্পন্ন কার্বনিক অ্যাসিডের দুর্বল অম্লতা রয়েছে এবং বিভিন্ন জৈব বিকারক নির্বাচন করে সঠিকভাবে টাইটেরেট করা যেতে পারে।

নিম্নলিখিত একটি সাধারণত ব্যবহৃত অ জলীয় টাইট্রেশন পদ্ধতি:

① কার্বন সালফার বিশ্লেষক দিয়ে সজ্জিত বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেসে নমুনাটি উচ্চ-তাপমাত্রার দহনের শিকার হয়।

② দহন থেকে নির্গত কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস ইথানল ইথানোলামাইন দ্রবণ দ্বারা শোষিত হয় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ইথানোলামাইনের সাথে বিক্রিয়া করে অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল 2-হাইড্রোক্সিথাইলামাইন কার্বক্সিলিক অ্যাসিড তৈরি করে।

③ অ জলীয় দ্রবণ টাইট্রেশনের জন্য KOH ব্যবহার করুন।

এই পদ্ধতিতে ব্যবহৃত বিকারকগুলি বিষাক্ত, দীর্ঘমেয়াদী এক্সপোজার মানব স্বাস্থ্যকে প্রভাবিত করতে পারে এবং পরিচালনা করা কঠিন। বিশেষ করে যখন কার্বনের পরিমাণ বেশি থাকে, তখন দ্রবণটি পূর্বনির্ধারণ করা প্রয়োজন এবং সামান্য অসাবধানতা কার্বন ফুটো এবং নিম্ন ফলাফলের কারণ হতে পারে। অ জলীয় দ্রবণ টাইট্রেশনে ব্যবহৃত রিএজেন্টগুলি বেশিরভাগই দাহ্য, এবং পরীক্ষায় উচ্চ-তাপমাত্রা গরম করার ক্রিয়াকলাপ জড়িত। অপারেটরদের যথেষ্ট নিরাপত্তা সচেতনতা থাকতে হবে।

 

5. ক্রোমাটোগ্রাফি

হাইড্রোজেন গ্যাসে নমুনা গরম করার জন্য ফ্লেম অ্যাটোমাইজেশন ডিটেক্টরকে গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফির সাথে একত্রিত করা হয় এবং তারপরে মুক্তিপ্রাপ্ত গ্যাসগুলি (যেমন CH4 এবং CO) ফ্লেম অ্যাটোমাইজেশন ডিটেক্টর গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি পদ্ধতি ব্যবহার করে সনাক্ত করা হয়। কিছু ব্যবহারকারী উচ্চ-বিশুদ্ধ লোহাতে কার্বনের পরিমাণ পরীক্ষা করার জন্য এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করেন, যার বিষয়বস্তু 4 μG/g, বিশ্লেষণের সময় 50 মিনিট।

এই পদ্ধতিটি অত্যন্ত কম কার্বন সামগ্রী এবং সনাক্তকরণ ফলাফলের জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তার ব্যবহারকারীদের জন্য উপযুক্ত।

 

6. ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতি

একজন ব্যবহারকারী সংকর ধাতুগুলিতে কম কার্বন সামগ্রী নির্ধারণের জন্য সম্ভাব্য বিশ্লেষণ পদ্ধতির ব্যবহার চালু করেছিলেন: একটি আনয়ন চুল্লিতে লোহার নমুনা জারণ করার পরে, কার্বনের ঘনত্ব নির্ধারণ করতে পটাসিয়াম কার্বনেট কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা গঠিত একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ঘনত্ব কোষ ব্যবহার করে গ্যাস পণ্যগুলি বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। এই পদ্ধতিটি খুব কম ঘনত্বের কার্বন নির্ধারণের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত, এবং বিশ্লেষণের নির্ভুলতা এবং সংবেদনশীলতা রেফারেন্স গ্যাসের গঠন এবং নমুনার অক্সিডেশন হার পরিবর্তন করে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।

এই পদ্ধতির কিছু ব্যবহারিক প্রয়োগ রয়েছে এবং বেশিরভাগই পরীক্ষামূলক গবেষণা পর্যায়ে রয়ে গেছে।

 

7.অনলাইন বিশ্লেষণ পদ্ধতি

ইস্পাত পরিশোধন করার সময়, রিয়েল টাইমে ভ্যাকুয়াম ফার্নেসের গলিত ইস্পাতে কার্বনের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করা প্রায়ই প্রয়োজন। ধাতুবিদ্যা শিল্পের কিছু পণ্ডিত কার্বন ঘনত্ব অনুমান করার জন্য নিষ্কাশন গ্যাসের তথ্য ব্যবহার করার একটি উদাহরণ প্রবর্তন করেছেন: গলিত ইস্পাতে কার্বনের পরিমাণ ভ্যাকুয়াম পাত্রে অক্সিজেন খরচ এবং ঘনত্ব এবং অক্সিজেনের প্রবাহের হার ব্যবহার করে অনুমান করা হয়। ভ্যাকুয়াম ডিকার্বনাইজেশন প্রক্রিয়ায় আর্গন।

এমন ব্যবহারকারীরাও আছেন যারা গলিত স্টিলে ট্রেস কার্বনের দ্রুত নির্ণয়ের জন্য পদ্ধতি এবং সম্পর্কিত যন্ত্র তৈরি করেছেন: ক্যারিয়ার গ্যাস গলিত ইস্পাতে প্রস্ফুটিত হয়, এবং গলিত ইস্পাতে কার্বনের পরিমাণ ক্যারিয়ার গ্যাসের অক্সিডাইজড কার্বন থেকে অনুমান করা হয়।

অনুরূপ অনলাইন বিশ্লেষণ পদ্ধতি ইস্পাত উৎপাদন প্রক্রিয়ার মান ব্যবস্থাপনা এবং কর্মক্ষমতা নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।