[00108883]炼钢炉前 LIBS 检测系统的智能装备研发

成果简介：

智能制造的发展目标对冶金生产过程的物料、产品及中间产物成分快速检测提出了更高的要求。常规的元素成分检测技术，如火花直读光谱、电感耦合等离子体发射光谱等，对制样要求高，操作繁琐，实时性较差；如传统的直流电火花放电原子发射光谱法只能检测常温样件，样件需预处理，用铣床铣样件表面平整去除氧化层，而且需在密封氩气环境中进行成分分析实验，检测时间长，需人工操作夹持样件，检测完成的样件表面残留约 7-8mm 的斑点。

基于以上问题我们研究和开发 LIBS 检测系统智能装备适用于工业现场的元素成分快速分析技术，对于提高冶金自动化水平、降低冶炼能耗和优化冶炼工艺具有重要意义。该技术具有优势如下：

1. 样件表面无需预处理，自动打激光清除氧化层。

2. 检测时间较短，软件集成自动处理数据。

3. 可检测高温样件，自动聚焦装置。

4. 操作方面，提高检测效率。

推广应用情况：

山西建龙钢厂工业现场设备搭建已完成，正处于调试阶段。

技术优势：

1. 可实现对高温样件高精度自动聚焦装置的开发；

2. 高精度 LIBS 时序控制装置的开发；

3. 光谱预处理、光谱分析模型的开发；

4. 快速、稳定的光谱数据存储与读取软件的开发；

5. 高效的元素光谱数据库设计与开发；

6. 通过 FDA 方法建立不同高温光谱强度与常温光谱强度之间的非线性转化模型，利用室温光谱和其对应的浓度建立最小二乘支持向量机回归模型。

性能指标：

高温样件在两个位置采集，每个位置均采用九点法去除样件表面氧化层，九个点间隔 0.5mm，最后在中心点打 20 次，完成一个高温样件分析时间小于 60s。

市场分析：

山西建龙炼钢炉前 LIBS 检测系统项目，主要应用于转炉后高温固体样件的成分检测，该技术也可应用到其他高温材料如铝合金、铜合金等样件，也可推广到其他金属冶炼领域。

经济效益分析：

1. 为企业的钢铁生产提供了质量保障，缩短了钢铁冶炼周期，减少炉次间差异，降低能耗，优化了工艺流程提供了基础数据。

2. 解决了钢铁冶炼过程中高温样成分无法在线检测的难题；省去对样品筛选和预处理环节，可在转炉现场应用，节省人工送样或风动送样时间，提高检测效率。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，已授权相关发明专利 2 项，已进入实质审查相关发明专利 1 项。

2. 成果来源：山西建龙企业横向项目炼钢炉前 LIBS 检测系统智能装备研发。

3. 技术先进性：国内领先,能实现对高温样件成分快速在线检测与分析。