專利名稱：：用于檢測造幣不銹鋼的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種不銹鋼光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，特別是用于檢測造幣不銹鋼的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品及其制造方法。技術(shù)背景用不銹鋼材質(zhì)制作的硬幣，不僅其銀白色金屬光澤具有一定的觀賞性，而且其耐腐蝕、抗變色等性能指標(biāo)均優(yōu)于銅合金硬幣，成本又低于后者。因此世界上許多國家發(fā)行的硬幣系列中都有不銹鋼材質(zhì)的硬幣，出于保密與防偽等方面因素，各國采用的不銹鋼材質(zhì)的化學(xué)成分都不盡相同。人民幣長期以來一直沒有不銹鋼材質(zhì)的硬幣品種，針對這種狀況，經(jīng)過大量的調(diào)查研究，中國印鈔造幣總公司于2004年開發(fā)研制了新中國第一種造幣專用不銹鋼合金，這是一種與其它國家造幣用不銹鋼材質(zhì)和民用不銹鋼材質(zhì)不同的新型造幣用不銹鋼。為保證產(chǎn)品的化學(xué)成分及特殊防偽元素的含量，也為滿足爐前快速分析的需要，必須釆用方便、準(zhǔn)確、高效率的光譜儀器對產(chǎn)品的化學(xué)成分進(jìn)行分析。而光譜標(biāo)樣與待檢測樣品的基體一致是保證分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提，所以必須有一套與該造幣不銹鋼材質(zhì)基體相匹配的光譜分析標(biāo)準(zhǔn)樣品，才能保證上述的檢測質(zhì)量。通過檢索國內(nèi)外相關(guān)專利及文獻(xiàn)，對英國相關(guān)不銹鋼光譜標(biāo)樣、曰本相關(guān)不銹鋼光譜標(biāo)樣及其國內(nèi)GBWO1605-01609的Crl3光譜標(biāo)樣、GSBA68001-68007的不銹鋼光譜標(biāo)樣、GSBH400115-1996的不銹鋼光譜標(biāo)樣進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)以上光譜標(biāo)樣有以下幾點(diǎn)不適合分析國內(nèi)造幣不銹鋼材料l.與國內(nèi)造幣不銹鋼材料基體不符；2.防偽元素B無法檢測；3.其它元素含量分布不理想等?？傊?，目前國內(nèi)外巿場上的不銹鋼光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品基本上是面對民用不銹鋼產(chǎn)品而開發(fā)研制的，適用范圍窄、不能同時滿足國內(nèi)造幣不銹鋼分析需要的所有條件。基于上述原因，必須制造一套與該造幣不銹鋼材料基體相匹配的光譜分析標(biāo)準(zhǔn)樣品才能滿足相應(yīng)造幣生產(chǎn)的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種與我國造幣用不銹鋼材質(zhì)相匹配的檢測用光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，為實(shí)現(xiàn)造幣不銹鋼熔鑄生產(chǎn)、成品的快速、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)提供必要條件，確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足造幣生產(chǎn)需要，并能用于多種牌號不銹鋼包括造幣不銹鋼合金的檢測。本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造所述不銹鋼檢測用光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的方法。本發(fā)明的用于造幣不銹鋼檢測的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品是由雜質(zhì)元素碳、硅、錳、磷、硫和添加元素硼、鎳、銅、鉻，以鐵為基料，按重量％如下碳:0.0022%~0.091%珪0.046%~1.18%錳0.123%~1.20%磷0.0049%~0.053%硫0.0041%~0.036%袖0.0008%~0.064%鉻13.93%~20.24%4:0.052%~0.91%0.048%~0.51%鐵余量。本發(fā)明由于所含組分復(fù)雜、含量范圍寬、加之元素的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)相差較大，有些元素由于脫氧作用易于損耗，受熔煉時間影響很大，易產(chǎn)生偏析，熔點(diǎn)低的元素經(jīng)常表現(xiàn)為有序偏析即總體不均；有的元素在鋼鐵中溶解度很低，通常表現(xiàn)為無序偏析即局部不均，這就構(gòu)成本發(fā)明的技術(shù)難點(diǎn)。為此必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，如元素硼必須配制中間合金；在熔煉中易造渣，就得采用真空熔鑄或進(jìn)行必要的氣體保護(hù)；又如嫌、硫等受熔化爐種類、熔煉時間、溫度、氣氛條件等因素影響很大，因此在爐料熔化95%時，取樣做全分析，依其結(jié)果調(diào)整鋼液、調(diào)整錳、鉻、碳、磷、硫的含量及其在出鋼前7-10分鐘以硅鐵調(diào)整硅含量、硼鐵合金預(yù)先放入鋼錠模等一系列技術(shù)措施來予以保證。使其將國內(nèi)外相關(guān)牌號不銹鋼合金分析檢測融合于一套光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，以實(shí)現(xiàn)適用多牌號不銹鋼產(chǎn)品檢測目的。但是增加了標(biāo)樣制備、定值方法選擇的難度。本發(fā)明的方法對標(biāo)準(zhǔn)樣品中的9個元素設(shè)計(jì)為有梯度的含量分布，基體元素鐵為余量。這樣就保證了實(shí)際分析中用同一標(biāo)準(zhǔn)樣品既可用于直讀光譜的雜質(zhì)分析，同時也可用于X射線熒光光譜儀對高含量的鉻元素進(jìn)行分析，不僅節(jié)約費(fèi)用而且在技術(shù)上也具有十分明顯的優(yōu)勢，更滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。綜合實(shí)際工作中的各種因素，該標(biāo)準(zhǔn)樣品包括7點(diǎn)，15點(diǎn)即可制作碳、硅、錳、磷、硫、硼、鎳、銅、鉻共9個元素完整的工作曲線，6、7點(diǎn)設(shè)計(jì)為高低標(biāo)，既可參與工作曲線制作，又可獨(dú)立進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正。由于曰常工作只需磨削6、7兩點(diǎn)標(biāo)樣來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正，15點(diǎn)的損耗非常?。划?dāng)6、7兩點(diǎn)使用完畢，可在15點(diǎn)中重新選擇高低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。從而可使該光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的使用壽命提高兩倍，明顯降低使用成本。本發(fā)明制造該標(biāo)準(zhǔn)樣品的方法，包括如下工藝步驟a)、選料配料熔鑄加工將各組分按配方配比計(jì)算各種原料添加量，將原料鐵、銅、鎳、錳、鉻等加入真空感應(yīng)冶煉爐中，其容量為100公斤、功率100KW,開始通電6-8分鐘供給60%功率，逐漸將功率升至最大值，隨爐料熔化隨時注意搗料。當(dāng)爐料熔化95%時，取樣作全分析，依據(jù)分析結(jié)果調(diào)整鋼液化學(xué)成分，在還原期以錳鐵、鉻鐵、調(diào)整錳、鉻含量；以生鐵、石墨電極碎塊、焦碳碎塊調(diào)整碳、磷、硫含量；出鋼前7-10分鐘以硅鐵合金調(diào)整硅含量，硼鐵合金預(yù)先放入鋼錠模中，成分調(diào)整期間要對相應(yīng)元素進(jìn)行化學(xué)成分分析。b)、待各元素成分滿足要求后，控制出鋼溫度1520-154(TC，鋼錠模預(yù)先加熱至500-700°C，倒入鋼水冷卻后分別打上樣品號。所述的原料鐵、銅、鎳、錳、鉻分別是純鐵、電解銅、電解鎳、電解錳和純鉻；錳鐵、鉻鐵、生鐵、石墨電極碎塊、焦碳碎塊、硼鐵為調(diào)質(zhì)原料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于該標(biāo)準(zhǔn)樣品的設(shè)計(jì)完全按照GB/T15000-94《標(biāo)準(zhǔn)樣品工作導(dǎo)則》、JJG1006-94《一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》、YB/T082-1996《冶金產(chǎn)品分析用標(biāo)準(zhǔn)樣品技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行的，整個制造方案通過成分與含量設(shè)計(jì)、選料與配料、熔鑄、預(yù)分析、鑄棒的組織結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、均勻性檢驗(yàn)、定值、數(shù)據(jù)處理、標(biāo)準(zhǔn)值及標(biāo)準(zhǔn)偏差的確定、光譜分析曲線"成線性"檢查和生產(chǎn)考核、與國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)樣品水平的比較、穩(wěn)定性檢查等一系列過程證明，本發(fā)明光譜標(biāo)樣均勻性好、組合含量范圍寬、元素種類多，不僅滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,適用國內(nèi)造幣不銹鋼材質(zhì)檢測，而且還將國內(nèi)外相關(guān)牌號不銹鋼合金分析檢測融于一套光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品中，從而使該標(biāo)準(zhǔn)樣品適用對多牌號不銹鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測。同時將標(biāo)樣的使用壽命提高兩倍，明顯降低使用成本，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要；該標(biāo)樣設(shè)計(jì)合理、制備工藝先進(jìn)，使所含9個元素成等差分布，定值準(zhǔn)確可靠，含量梯度合理致使其在分析國內(nèi)造幣不銹鋼材料中明顯優(yōu)于國內(nèi)外同類標(biāo)樣。具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過實(shí)施例進(jìn)一步說明
發(fā)明內(nèi)容，但不受實(shí)施例所限。實(shí)施例1:按組分含量的重量％:碳元素小于0.02、硅0.06、錳0.15、磷小于O.Ol、硫0.006、鎳0.70、銅0.06、鉻19.0、硼0.0008、鐵余量計(jì)算出原料純鐵、電解銅、電解鎳、電解錳及純絡(luò)加入真空感應(yīng)冶煉爐中，其容量為100公斤、功率100KW，開始通電6-8分鐘供給60%功率，待電流沖擊停止后，逐漸將功率升至最大值，隨爐料熔化隨時搗料。爐料熔化95%時，取樣作全分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整鋼液化學(xué)成分，在還原期以錳鐵、鉻鐵、調(diào)整錳、鉻含量，以生鐵、石墨電極碎塊、焦碳碎塊調(diào)整碳、磷、硫含量，出鋼前7-10分鐘以硅鐵合金調(diào)整硅含量，硼鐵合金預(yù)先放入鋼錠模中；待各元素成分滿足要求后，控制出鋼溫度在1520-1540°C，鋼錠模預(yù)先加熱至500-700°C，將鋼水倒入冷卻后打上樣品號。實(shí)施例2-7與實(shí)施例1除各爐的組分含量改變外，均與實(shí)施例l相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>用本發(fā)明方法生產(chǎn)的該標(biāo)樣分別經(jīng)均勻性檢驗(yàn)合格及定值分析后才能用于生產(chǎn)。分?jǐn)⑷缦耹.均勻性檢驗(yàn)光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品要求各元素的化學(xué)含量在鑄棒的縱向及橫切面每個點(diǎn)上均能保持成分均勻，無偏析產(chǎn)生。具體檢驗(yàn)過程是標(biāo)樣熔鑄完成后，將鑄棒切去水口，對鑄坯頭尾取樣進(jìn)行化學(xué)成分偏析檢驗(yàn)；經(jīng)檢驗(yàn)合格后鍛加工成0)55mm圓鋼，再次在鍛料頭尾取樣進(jìn)行物理低倍檢驗(yàn)；確定鋼質(zhì)較好后，用車床將鍛料扒皮打磨成①35i2mm圓鋼，并切割成高50±3mm的圓柱體；再次隨機(jī)抽樣10個釆用精密度高的光電直讀光譜儀及X射線熒光光譜儀，對分析元素做均勻度測量，重復(fù)3次。按光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品均勻性檢驗(yàn)的"極差法"進(jìn)行判斷。通過組間極差和組內(nèi)極差的比較判斷樣品的均勻性，設(shè)定R為統(tǒng)計(jì)量，RO為統(tǒng)計(jì)量臨界值，如果所有元素R<R0,則可判定樣品熔鑄均勻。2.定值分析采用ICP和紅外碳硫儀等檢驗(yàn)設(shè)備，分析方法選擇的大多是各元素相應(yīng)含量范圍內(nèi)的經(jīng)典方法，根據(jù)通用技術(shù)規(guī)范，由8家單位獨(dú)立分析，即每點(diǎn)每元素總共8組定值數(shù)據(jù)。每組包含4個數(shù)據(jù)，各單位都用兩種以上方法或兩名以上析員完成，克服了方法和人員因素誤差。這樣，該標(biāo)準(zhǔn)樣品的每點(diǎn)每元素共有32個定值數(shù)據(jù)。數(shù)量上足可以保證定值結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上各種措施從根本上消除了可能引入的偏差和錯誤。定值化學(xué)分析方法的選用可靠因樣品組份復(fù)雜，對標(biāo)準(zhǔn)樣品定值準(zhǔn)確度影響很大，選擇可靠的分析方法十分重要，下表為各元素釆用的定值分析方法。元<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>經(jīng)過比較，可以得出造幣用不銹鋼光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品設(shè)計(jì)合理、制備工藝先進(jìn),使碳、硅、錳、磷、硫、硼、鉻、鎳、銅9個元素成等差分布，定值準(zhǔn)確可靠，含量梯度分布合理。能同時滿足于光電直讀光譜儀和X射線熒光光譜儀分析要求，可用于測定國內(nèi)造幣用不銹鋼中全部元素，該標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析檢測范圍還覆蓋了國內(nèi)和國際多種造幣用不銹鋼材料，明顯優(yōu)于國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)樣品。該套標(biāo)準(zhǔn)樣品的參數(shù)設(shè)計(jì)比其它類似標(biāo)準(zhǔn)樣品復(fù)雜，加工工藝難度大，從而能夠體現(xiàn)出較高的技術(shù)水平。權(quán)利要求1、用于檢測造幣不銹鋼的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由雜質(zhì)元素碳、硅、錳、磷、硫和添加元素硼、鎳、銅、鉻，以鐵為基料，重量％如下碳0.0022％～0.091％硅0.046％～1.18％錳0.123％～1.20％磷0.0049％～0.053％硫0.0041％～0.036％硼0.0008％～0.064％鉻13.93％～20.24％鎳0.052％～0.91％銅0.048％～0.51％鐵余量。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳<0.02%硅0.06%錳0.15%磷<0.01%硫0.006%鎳0.70%銅0.06%硼0扁8%鉻19.0%鐵余量。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳0.040/0硅0.4%錳0.58%磷0.015%硫0.013%鎳0.9%銅0.12%硼0.0015%鉻18.0%鐵余量。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳0.06%硅0.65%錳0.90/0磷0.026%硫0.021%鎳0.45%銅0.25%硼0.006%鉻17.0%鐵余量。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳0.09%錳1.10%硫0.026%銅0.35%鉻16.0%硅1.00%磷0.0380/0鎳0.05%硼0.013%鐵余量。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳0.08%硅1.10%錳1.20%磷0.05%硫0.031%鎳0.18%銅0.50%硼0.06%鉻15.0%鐵余量。7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量°/。如下碳0.03%珪0.25%錳0.45%磷0.015%硫0.008%鎳0.78%袖0.15%硼0.0035%鉻20.0%鐵余量。8、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，其特征是由下列雜質(zhì)元素和添加元素組成，重量％如下碳0.08%娃0.850/0錳1.00%磷0.052%硫0.036%鎳0.18%銅0.45%硼0.064%鉻14.0%鐵余量。9、制備權(quán)利要求1所述光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的方法，其特征是包括如下工藝步驟a)、選料配料熔鑄加工各組分按配比計(jì)算各種原料添加量，將原料鐵、銅、鎳、錳、鉻等加入真空感應(yīng)冶煉爐中，其容量為100公斤、功率100KW,開始通電6-8分鐘供給60%功率，待電流沖擊停止后，逐漸將功率升至最大值，隨爐料熔化隨時注意搗料，爐料熔化95%時，取試樣作全分析，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果調(diào)整鋼液化學(xué)成分，在還原期以錳鐵、鉻鐵、調(diào)整錳、鉻含量，以生鐵、石墨電極碎塊、焦碳碎塊調(diào)整碳、磷、硫含量，出鋼前7-10分鐘以硅鐵調(diào)整硅含量，硼鐵合金預(yù)先放入鋼錠模中；b)、待各元素成分滿足要求后，控制出鋼溫度1520-1540°C，鋼錠模預(yù)先加熱至500-70(TC，將鋼水倒入，冷卻后分別打上樣品號。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備方法，其特征是所述的原料鐵、銅、鎳、錳、鉻分別是純鐵、電解銅、電解鎳、電解錳和純鉻；錳鐵、鉻鐵、生鐵、石墨電極碎塊、焦碳碎塊、硅鐵、硼鐵為調(diào)質(zhì)原料。全文摘要本發(fā)明涉及一種不銹鋼光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品，特別是用于檢測造幣不銹鋼的光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品及其制造方法，是由雜質(zhì)元素碳、硅、錳、磷、硫和添加元素硼、鎳、銅、鉻，以鐵為基料按配方配比計(jì)算各種原料添加量，將原料加入真空感應(yīng)冶煉爐中熔鑄加工，爐料熔化95％時，取試樣作全分析，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果調(diào)整鋼液化學(xué)成分，出鋼前7-10分鐘以硅鐵調(diào)整硅含量，硼鐵合金預(yù)先放入鋼錠模中；待各元素成分滿足要求后，控制出鋼溫度1520-1540℃，將鋼水倒入鋼錠模，冷卻后分別打上樣品號。本發(fā)明光譜標(biāo)樣均勻性好、組合含量范圍寬、元素種類多，制備工藝先進(jìn)，定值準(zhǔn)確，含量梯度合理使其在分析國內(nèi)造幣不銹鋼材料中明顯優(yōu)于國內(nèi)外同類標(biāo)樣。文檔編號G01N21/25GK101149333SQ20061004783公開日2008年3月26日申請日期2006年9月21日優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日發(fā)明者周闊久,波孟,張煥文,剛方,朱慕平,王德雨,胡向陽,賴茂明,郭玉柱,龍淑杰申請人:中國印鈔造幣總公司