Gnistspektrometer för mätning avinneslutningar i stål. EXAMENSARBETE

EXAMENSARBETE

Gnistspektrometer för mätning av inneslutningar i stål.

Anders Sahlén 2016

Högskoleexamen

Bergsskoletekniker – metall- och verkstadsindustri

Luleå tekniska universitet

Institutionen för teknikvetenskap och matematik

1

Gnistspektrometer fo r mä tning äv inneslutningär i stä l.

Anders Sahlén Examensarbete Materialvetenskap B0009T

2015

2

EXAMENSARBETE

Grundnivå 2

Metall- och Verkstadsindustri

Program Reg nr Omfattning

Metall- och Verkstadsindustri 120 hp B0009T 7.5 hp

Namn Datum

Anders Sahlén 2015-05-26

Handledare Examinator

Jörgen Andersson Jörgen Andersson

Företag/Institution Kontaktperson vid företaget/institutionen

Uddeholms AB Ghasem Vafadar

Titel

Gnistspektrometer för inneslutningar i stål

Nyckelord

PDA/OES, SparkDat, Inca-feature, icke-metalliska inneslutningar Sammanfattning:

För att jämföra redan uppmätta inneslutningar i INCAFeature mot inneslutningar i SparkDAT så genomfördes en undersökning på Uddeholms AB i Hagfors. För att detta skulle kunna

genomföras så var volymen på varje enskild gnistfläck tvungen att tas fram, detta gjordes med hjälp av att densiteten uppmättes och sedan vägdes massförlusten.

Jämförelsen gjordes sedan med redan uppmätta värden från INCAfeature. INCAFeature mättes med inneslutning/mm² och SparkDAT mättes med inneslutning/mm³. Undersökningen påvisade inte något samband som går att fastställa beträffande inneslutningsbilden. Fortsatta

undersökningar bör göras.

3

DEGREE PROJECT

Metal and Engineering technology

Programme Reg number Scope

Metal and Engineering technology, 120 hp B0009T 7.5 hp

Name Date

Anders Sahlén 2015-05-26

Supervisor Examiner

Jörgen Andersson Jörgen Andersson

Company/Institution Supervisor at the company/institution

Uddeholms AB Ghasem Vafadar

Titel

Spark spectrometer for measuring inclusions in steel

Key words

PDA/OES, sparkDat, Inca Feature, Non-metallic inclusions Summary:

To compare the measured inclusions in INCAFeature with the inclusions in SparkDAT, a survey was conducted on Uddeholms AB in Hagfors. To conduct this, the volume of each individual spark mark had to be identified. This was done by determining the density and calculating the loss of mass.

The comparison was then conducted with the already measured values from INCAfeature.

INCAfeature was measured by calculating inclusions/mm² and sparkdat was measured by calculating inclusions/mm³. This study did not reveal any connection that could be determined for the inclusions. Further studies on this matter should be conducted.

4

FÖRORD

Ett stort tack till:

Andreas Norberg

Ghasem Vafadar, samt all personal på analyslabb på Uddeholms AB Vill även tacka min examinator Jörgen Andersson på Bergsskolan.

5

Innehållsförteckning

FÖRORD ... 4

Inledning ... 6

Uddeholms AB ... 6

Abastract ... 7

Sammanfattning ... 8

Syfte och mål ... 9

Bakgrund ... 10

Optisk emissionsspektrometri med gnistexcitering ... 10

Lollipop-provtagning ... 12

Skänkugnen ... 12

Avgasningsstation (vakuumugn) ... 13

ESR (Elektroslaggraffinering) ... 13

SparkDAT... 14

INCAFeature ... 14

Metod ... 15

Densitetsbestämning ... 15

Hårdhetsbestämning ... 15

Provberedning ... 15

Integrationssteg 1 ... 15

Förångad volym ... 16

Värmebehandling ... 16

Jämförelse sparkDAT – INCAFeature. ... 16

Experimentella resultat ... 17

Undersökning av förångad volym för varje urladdning ... 17

Undersökning av förångad volym mot hårdheten ... 18

Undersökning av förångad volym mot ytfinheten ... 20

Jämförelse INCA-Feature – SparkDAT ... 22

Diskussion ... 24

Den förångade volymen ... 24

Jämförelsen mellan INCAFeature och SparkDAT ... 24

Fortsatt arbete ... 25

Referenser ... 26

6

Inledning Uddeholms AB

Uddeholms rötter sträcker sig ända tillbaks till 1640. Johan Börjesson startade järnhanteringen som kallades Sunnemo bruk. Det var det första järnverket i nuvarande Hagfors kommun och början till dagens Uddeholm. Sedan våren 2007 ingår Uddeholms AB i den internationellt börsnoterade stålkoncernen Voestalpine AG med säte i österrikiska Linz.

7

Abastract

To compare the measured inclusions in INCAFeature with the inclusions in SparkDAT, a survey was conducted on Uddeholms AB in Hagfors. In order to do this, the volume of each individual spark mark had to be identified. This was done by determining the density and calculating the loss of mass.

The comparison was then performed using the already measured values from INCAfeature.

INCAfeature was measured by calculating inclusions/mm² and sparkdat was measured by calculating inclusions/mm³. This study did not reveal any connection that could be determined for the inclusions. Further studies on this matter should be done in the future.

Keywords: PDA/OES, SparkDat, Inca Feature, Non-metallic inclusions

8

Sammanfattning

För att jämföra redan uppmätta inneslutningar i INCAFeature mot inneslutningar i SparkDAT så genomfördes en undersökning på Uddeholms AB i Hagfors. För att detta skulle kunna

genomföras så var volymen på varje enskild gnistfläck tvungen att tas fram, detta gjordes med hjälp av att densiteten uppmättes och sedan vägdes massförlusten.

Jämförelsen gjordes sedan med redan uppmätta värden från INCAfeature. INCAFeature mättes med inneslutning/mm² och SparkDAT mättes med inneslutning/mm³. Undersökningen påvisade inte något samband som går att fastställa beträffande inneslutningsbilden. Fortsatta

undersökningar bör göras i framtiden.

9

Syfte och mål

Repeterbarheten hos PDA/OES undersöktes genom att utgå från erhållna medelvärden och standardavvikelser. Följande frågor ställdes:

1. Mäta upp den förångade volymen för varje enskild gnista genom att köra tusentals gnistor och väga massförlusten och använda densiteten.

a. Hur stor är den förångade volymen på valda stålsorter och provtyper?

2. Undersöka hur den förångade volymen varierar med hårdheten i materialet.

a. Vilka effekter har hårdheten på den förångade volymen?

b. Finns andra effekter, är det exempelvis hårdheten som kan påverka förångad volym?

Information om storleksfördelningen och sammansättningen hos inneslutningar erhölls med PDA/OES och jämfördes med följande metod i elektronmikroskop.

3. Jämföra med redan uppmätta inneslutningar i INCA feature.

a. Syns något samband mellan uppmätta SEM- och ljusmikroskop-analyser och sparkDAT när det gäller storlek och antal inneslutningar?

10

Bakgrund

Det har framgått att OES (optisk emissions spektrometri) med gnista har en förmåga att snabbt upptäcka icke-metalliska inneslutningar. Tekniken även kallad ”Pulse Distribution Analysis”

(PDA) är idag det mest lämpliga tillvägagångssättet för att inom en rimlig tidsaspekt få önskad analytisk data som gör det möjligt att åstadkomma en återkoppling avseende de icke-metalliska inneslutningarna i stålet. ^[1][3] För att operatörer ska ha möjlighet att inverka på processen bör detta således vara en förutsättning då en optimering mot den mest användbara inneslutningsbild för att en specifik stålsort ska kunna erhållas samt verifieras i särskilda processteg. Mjukvaran INCA-Feature (Oxford Instruments) som idag sitter monterad i Uddeholms FEG-SEM är en annan metod för att identifiera inneslutningsbilden med fokus på kemisk analys, mängd och storleksfördelning. ^[4] Mättiden för denna metod är emellertid mycket lång, i vissa fall upp till 48 timmar.

Optisk emissionsspektrometri med gnistexcitering

Den mest frekvent använda spektrometriska metoden för rutinmässig analys av stål och metaller är OES med gnistexicitering. Denna metod är snabb och tar endast max två minuter per prov. Metoden har även en hög precision och låga detekterbarhetsgränser för flera element samt simultanmätning av nästan alla element som kan vara av betydelse.

En optisk emissionspektrometer kan delas in i följande enheter:

 Energikälla (högspänningsaggregat)

 Dispersivt medium (själva spektrometern)

 Utvärderingsenhet (mätelektronik och dator)

Energikällan

För att kunna frambringa strålning från det fasta provet så måste man förse provet med så hög energi att en lämplig del av provet smälter och sedan förångas. Detta kan man uträtta med en elektrisk gnista.

Den kortvariga strömstyrkan i gnistan kan åstadkomma mycket höga värden, vilket ger temperaturer upp till 10 000K.

11 Spektrometern

För att kunna urskilja och fastställa ljuset atomerna sänder ut så måste det ledas in i en spektrometer, se figur 1, där det delas upp i olika våglängder. I spektrometern görs det också ett fastställande av de element som ingår.[1][3]

Spektrometerns optiska uppbyggnad utgår från en Rowlandcirkel, vilket innebär att ingångsspalt, gitter och utgångsspalter är placerade på en cirkel med en diameter som är lika med gittrets radie, se figur 1.

Stativet, se figur 2, är den delen på spektrometern där provet sätts på plats. För att provytan inte ska oxidera sker gnistningen i ädelgas, som får flöda genom gnistkammaren, se figur 2.

Motelektroden är av volfram och är koniskt spetsformad.

Fig. 2. Schematisk bild av gniststativ.

Fig. 1. Spektrometerns optiska utförande

12 Analysförfarande

1. Renborstning av motelektrod 2. Fixering av provet i stativet^{[Fig. 2.]}

3. Val av analysprogram 4. Initiering av providentitet 5. Gnistning nr 1

6. Flyttning av provet 7. Gnistning nr 2 8. Kontroll av utskrift 9. Rapportering

Detta sker automatiserat på Uddeholms AB med en robot och en dator som tar hand om analysen.

Lollipop-provtagning

Lollipop-provets form är rund med en diameter på 34mm. På provet sitter även en pinne med en diameter av ca 6mm.

Dopp-provtagaren, se figur 3, har ett metalliskt slaggskydd som gör att så lite slagg som möjligt kommer med i provet vid nedsänkning i smältan. Vid kontakt med stålet smälts slaggskyddet bort och ett prov kan tas upp i kokillen.^[2] Det görs även automatisk provtagning där det spolas argon gas för att provet inte ska få med någon slagg. ^[5]

Skänkugnen

Skänkugnen, se figur 4 på Uddeholm har en transformatoreffekt på 5.0MVA. Omröring i skänken sker via induktiv omrörning^[6] och valvet är vattenkylt. Lollipop- provtagning utförs härifrån för att få en kemisk analys.

Baserat på analysen tillsätts de legeringar som erfordras.

Fig. 3. Principutförande av lollipop- provtagare

Fig. 4. Skänkugn

13

Värmningen av skänken sker med hjälp av elektroder. Slaggen består av kalk-aluminiumoxid. I skänkugnen blir stålet renat från svavel och en aluminiumdeoxidation sker. I detta steg tas lollipop-prov och skickas på kemisk analys. Denna process beskrivs utförligt i ^[7]

Avgasningsstation (vakuumugn)

Vakuumugnen, se figur 5 på Uddeholm används för att avlägsna väte, kväve, svavel och syre. Med hjälp av trådmatning justerar man legeringar samt behandlar inneslutningar. Trådarna som används består av CaSi och S. Induktiv omröring bidrar till att avskilja inneslutningar. Även under denna station utförs lollipop-provtagning.

Vakuumpumpens kapacitet är <1 mbar. I denna avgasningsstation sker samma process som beskrivs i referenserna ^[8][15]

ESR (Elektroslaggraffinering)

Vid elektroslaggraffineringen i Uddeholm byggs götet upp i en vattenkyld kokill genom smältning av en konsumerbar elektrod som är nedsänkt i ett överhettat slaggbad, se figur 6.

Värmen genereras med en elektrisk ström som leds genom den flytande slaggen, som svarar för den elektriska resistensen. Då temperaturen hos slaggen överstiger stålets smältpunkt börjar elektrodspetsen smältas upp.

Reaktionen mellan slaggen och ståldropparna resulterar i en märkbar sänkning av storleken på de ickemetalliska inneslutningarna.

Det riktade stelnandet i stålbadet resulterar i ett göt med hög homogenitet och avsaknad av makrosegreingar. Detta ger likartade mekaniska egenskaper i såväl längdled som tvärled efter varmbearbetning. Efter denna omsmältning skapas ämnesprov som skickas på analys. Ibland tas även lollipop prov, men då i början av omsmältningen. Denna omsmältning beskrivs i detalj i referenserna^[10][14].

Fig. 5. Avgasningsstation

Fig. 6. Elektroslaggomsmältning

14

SparkDAT

SparkDAT är ett analysprogram där den kemiska analysen som är gjord i OES/PDA presenteras.^[11] Programmet kartlägger stålets inneslutningsbild. Om ett visst element når över en bestämd standardavvikelse^[13] så räknas det som en inneslutning. Resultatet illustreras som toppar i diagrammet^{[Fig. 7.]} Inneslutningarna som kartlagts är Aluminiumoxid.^[12]

Fig. 7. SparkDAT analys. Diagrammet representerar en gnistfläck och har urladdats 2277antal gånger. Den kemiska sammansättningen SparkDAT har analyserat i detta diagram är Aluminiumoxid.

INCAFeature

INCAFeature^[4] är även detta ett analysprogram som kartlägger stålets inneslutningsbild.

Analysen är gjord i ett svepelektronmikroskop och resultaten delas upp i olika klasser.

Klasseringen separerar bland annat följande: Oxider, nitrider, sulfider, karbider och oxisulfider.

Klasserna definieras med olika kriterier. Dessa kan vara kemiska, morfologiska eller en kombination av dessa.Mätningen presenteras i areaprocent.

Diameter intervallen är följande:

<2,8 µm 2,8 – 5,6 µm 5,7 – 11,2 µm 11,3 - 22,3 22,4 – 48,8 µm

>48,8 µm 0

750 1500 2250 3000

1 144 287 430 573 716 859 1002 1145 1288 1431 1574 1717 1860 2003 2146

SparkDAT

Al7s

15

Metod

Densitetsbestämning

Prov av typen lollipop och färdiga ämnen valdes ut av olika stålsorter och kemisk sammansättning för att först densitetsbestämmas. För densitetbestämning användes svensk standard.^[17]

Proven tvättades och gjordes rent från orenheter och lollipop-proven kapades inför mätningen för att undvika håligheter i stålet. Proven vägdes först i luft och därefter i destillerat vatten, vartefter densiteten beräknas med formeln för detta. Se Tabellen och formel nedan

𝑒 = 𝑚1 ∗ 𝑒𝑤 𝑚1 − 𝑚2

Vattnet som användes var 22°C med en droppe diskmedel för att få bort ytspänningen så inga luftbubblor fastnade på provet. Vågen som användes vid densitetbestämmingen var Sartorius La120S. Densiteten bestämdes fem gånger per provbit och sedan togs medelvärde samt standardavvikelse fram.[17][24]

Hårdhetsbestämning

Hårdhetsmätningarna utfördes enligt Rockwell(HRC)^[18] samt Brinell(HBW)^[19]. Brinell användes för de mjukare proverna. Omvandlingstabell^[22] användes så att resultaten fick samma enhet.

Provberedning

Vissa av proverna frästes i HAAS Mini Mill, andra slipades för hand på HERZOG D-4500. Även kanterna slipades bort på samtliga prov för att inget skulle fastna när man senare gjorde rent provet med en trasa fuktad med alkohol.

Integrationssteg 1

Provet kördes i sparkDAT tio gånger för att få tillräckligt stor massförlust för att resultatet skulle bli mätbart. Varje gnistfläck utsattes för 2277 urladdningar.

Beteckning Benämning Enhet

m1 Provkroppens massa

(vikt i luft)

g

m2 Provkroppens vikt i

vatten g

ew Vattens densitet (i luft) g/cm³

e Provkroppens densitet g/cm³

16

Förångad volym

Provet vägdes före och efter integrationssteg 1 för att mäta massförlusten. Detta genomfördes fem gånger per prov. Medelvärde^[24] och standardavvikelse bestämdes. Vågen som användes till detta var Sartorius CP225D som ger en noggrannhet på fem decimaler.

∆m= m

– m

Sedan användes formel för att räkna ut volymen^[23]. Se storheterna och formel nedan

𝑉 = ∆𝑚 𝑑

För att få resultatet per gnistfläck delades volymen på antalet fläckar d.v.s. tio. För att få resultatet per gnista så delades det på antalet gnistor d.v.s. 2277. För att sedan omvandlas till kubikmillimeter(mm³)

𝑉𝑜𝑙𝑦𝑚 𝑓ö𝑟 𝑒𝑛𝑠𝑘𝑖𝑙𝑑 𝑢𝑟𝑙𝑎𝑑𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔 = 𝑉 10

2277∗ 1000

Värmebehandling

För att uppnå varierande hårdhetet på proverna så värmebehandlades vissa innan integrationssteg 1. Tre stålsorter valdes ut. Först härdades^[21] proverna sedan genomgick de en anlöpning.^[20]

Jämförelse sparkDAT – INCAFeature.

Ämnesprover som redan blivit analyserade i INCAFeature analyserades i sparkDAT. Proven utsattes för tjugo stycken gnistfläckar. Resultaten sammanställdes och redovisas i diagram.

Beteckning Benämning Enhet

V Volym cm³

m Massa g

d Densitet g/cm³

17

Experimentella resultat

Undersökning av förångad volym för varje urladdning

Försök 1:

Fig. 8. Medelvärde och standardavvikelse för förångad volym, Lollipop- och ämnesprov.

Samtliga prov är frästa och varje prov har utsatts för tio fläckar där en fläck motsvarar 2277 urladdningar. Resultatet visas i figur 8. Medelvärdet och standardavikelsen i diagrammet baseras på mätningar av nio stycken lollipop och trettio stycken ämnesprov. Medelvärdet som har förångats per fläck på samtliga prover är: 0,0445 mm³

Mätningarna från detta försök ingår senare i jämförelsen mellan sparkDAT och INCA Feature.

0 0,000005 0,00001 0,000015 0,00002 0,000025

Förångad volym/urladdning (mm3)

Ämnesprov Lollipopprov

18

Undersökning av förångad volym mot hårdheten

Försök 2:

Fig. 9. Medelvärde för tre olika stålsorter med varierande hårdhet. Förångad volym/urladdning mot hårdhet

Som diagrammet i figur 9 illustrerar så varierade resultaten i detta försök. Trendlinjerna visar att det förångas mer volym ju hårdare stålet är. Detta försök gjordes på slipade provytor, 180mesh med aluminiumoxid-beläggning på slippappret. Ju hårdare materialet var desto finare blev ytan när man slipade. Man kunde se utan mikroskopi att ytan var jämnare på de hårdare proven. I denna undersökning tittades det på nio stycken olika ämnes prov av tre olika stålsorter. Stål proven har blivit värmebehandlade för att uppnå varierad hårdhet.

Ytterligare försök på dessa prover genomfördes.

0,000009 0,000011 0,000013 0,000015 0,000017 0,000019 0,000021 0,000023 0,000025

0 100 200 300 400 500 600 700

Förångad volym/urladdning (mm3)

Hårdhet (HBW)

Förångad volym/urladdning (mm3) - Hårdhet

DIEVAR ORVAR 2M STAVAX

19 Försök 2 fortsättning:

Spridningen blev mindre i detta försök, se figur 10. I detta försök användes en automatiserad fräs för att provbereda ytorna. Försöket visar att ytfinheten, provberedningen och stålsort troligen har betydelse på förångad volym. I denna undersökning tittades det på nio stycken olika ämnes prov av tre olika stålsorter. Det är samma prov från föregående försök, och som redovisades i figur 9. Proven har bara genomgått ny provberedning.

Fig. 10. Medelvärde för tre olika stålsorter med varierande hårdhet. Förångad volym/urladdning mot hårdhet. Fräst yta

0 0,000005 0,00001 0,000015 0,00002 0,000025

0 100 200 300 400 500 600 700

För ån gad v ol ym /u rladd n ing ( m m 3)

Hårdhet (HBW)

Förångad volym/urladdning (mm3) - Hårdhet

DIEVAR ORVAR 2M STAVAX

20

Undersökning av förångad volym mot ytfinheten

Försök 3

Detta försök utfördes genom att försöka provocera fram försämrad ytfinhet med hjälp av fräsen.

Först gjordes tre försök på varje prov med skäregg som redan var förbrukade. Sedan gjordes tre försök på varje prov med nya skäreggar (mindre än tio cykler). Resultatet, som visas i figur 11, tyder på att ju fler cykler skäreggen utsatts för desto större volym förångades bort från stålet. I detta försök valdes två stycken prov ut från ORVAR 2M och två stycken från STAVAX.

Anledningen till detta var att det var de stålsorterna det var mest skillnad på i föregående försök, se figur 10.

Fig. 11. Medelvärde och standardavvikelse för förångad volym med olika frästa ytor.

Innan varje stålprov utsattes för integrationssteg 1 så frästes provet och sedan utfördes en ytfinhets-analys med Bruker vitljusinterferrometer.

0 0,000005 0,00001 0,000015 0,00002 0,000025

0,00003

Förångad volym

ORVAR nya skär Orvar slitna skär Stavax nya skär Stavax slitna skär

21

Det visade sig att de provbitar som hade förångat mest material även hade liknande ytfinhet, se figurerna 12 och 13.

Fig. 12. ORVAR 2M. Fräst med nya skäregg. Mest förångat material.

Fig. 13. ORVAR 2M. Fräst med äldre skäregg. Minst förångat material.

Det samma gällde även de prover där det var mindre förångat material, se figur 14 och 15.

Fig. 14. STAVAX. Fräst med nya skäregg. Mest förångat material.

Fig. 15. STAVAX. Fräst med äldre skäregg. Minst förångat material.

22

Jämförelse INCA-Feature – SparkDAT

Fyra stycken prov från färdiga ämnen genomgick tjugo analyser i sparkDAT. Antalet oxidinneslutningar räknades och delades in i oxidinneslutningar per volymenhet. INCA-Feature använde sig av oxidinneslutningar per area enhet. Medelvärde samt standardavikelse för fyra stycken ämnesprover, se figurena 16, 17 och 18.

Fig. 16. INCAFeature och sparkDAT. Antal oxid-inneslutningar per volymenhet. 2,8-5,6µm.

Diagrammet i figur 16 visar att INCA-feature inte hittar de små inneslutningarna medans SparkDAT hittar fler av de små.

Fig. 17. INCAFeature och sparkDAT. Antal oxid-inneslutningar per volymenhet. 5,7–11,2 µm.

Diagrammet i figur 17 visar här att INCA-Feature trenden vänder, Sem-mikroskopet har observerat fler i denna klassering än i föregående mätning (figur 16). SparkDAT har hittat färre än INCA-Feature.

0,5 2 8 32 128 512

Antal/Enhet

Oxid - D: 2,8-5,6µm

Inca Spark

0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 64 128

Antal/Enhet

Oxid - D: 5,7-11,2µm

Spark

23

Fig. 18. INCAFeature och sparkDAT. Antal oxid-inneslutningar per volymenhet. 11,3-22,5 µm.

Trenden fortsätter, se figur 18från föregående mätningar INCA-Feature har lättare att upptäcka de stora inneslutningarna och SparkDAT upptäcker de mindre inneslutningarna.

0,01 0,1 1 10 100

Antal/Enhet

Oxid - D: 11,3-22,5µm

Inca Spark

24

Diskussion

Den förångade volymen

Efter flera försök så uppgick den förångade volymen till ett medelvärde av: 0,0445 mm³. Detta bestämdes med hjälp av de frästa proverna för att de slipade proverna varierade för mycket. En av orsakerna till att det varierade mycket på de slipade proverna var att ju hårdare stålet var, desto finare blev provytan när de slipades. Detta kunde observeras utan mikroskop.

Även med de frästa proverna varierade den förångade volymen. En av orsakerna till att de uppträder som de gör är att optimala fräsparametrar är olika beroende på stålsort. Detta kan bero på att olika stål har olika seghet, hårdhet och kemisk sammansättning. När stålet bearbetas med dessa varierande parametrar så blir det olika temperatur i skäreggen, detta leder till varierande ytjämnhet.^[25]

Detta kan vara en orsak till olika ytjämnhet mellan stålsorterna och där av olika förångad volym.

Jämförelsen mellan INCAFeature och SparkDAT

I jämförelsen blev det svårt att se någon egentlig likhet i diagrammen mellan sparkDAT och INCA-Feature. Det man såg var att SparkDAT hade lättare att se de mindre inneslutningarna.

INCA-Feature såg däremot de stora inneslutningarna. En förklaring till detta kan vara att

sparkDAT enbart förångar en volym på 1,9e^-5 per gnista. Om man stoppar in det värdet i formeln nedan får man fram att radien är 16.7µm

√((19

3 ∗ 10^ − 5) ∗ 3)

4𝜋 = 𝑟

r= 16,7 um

En radie på 16,7µm diameter på 33.4µm. Detta innebär att största inneslutningen SparkDAT rimligtvis kan stöta på är en inneslutning med en diameter på 33um. Chansen att den ska hitta en inneslutning på 33um eller större bör då anses som väldigt låg. Eftersom OES enbart mäter ljuset från det förångade materialet och inte kartlägger var inneslutningen påträffades så kan den klassa flera små inneslutningar som en stor och tvärt om. Därför bör inte att SparkDAT ses som tillförlitlig vad gäller storleksbedömning på inneslutningar.

INCA-Feature observerade de större inneslutningarna och det är de stora som genererar defekter så som sprickor i stålet vid bearbetning. Därför bör INCA-Feature utnyttjas när man kartlägger inneslutningarna.

25

Fortsatt arbete

Analyser bör göras på om den förångade volymen varierar med energimängd för de enskilda gnistorna i PDA/OES. Analyser bör även göras för resultatet (storlek, mängd och analys) på de olika inneslutningarna med varierad energimängd. Undersökningar om man kan ställa om skärparametrarna på fräsen så att man får en likartad skärgeometri på de olika stålsorterna bör även utföras.

26

Referenser

[1][ 2] Analytisk kemi. UTBILDNINGSMATERIEL KAPITEL 6. Stockholm: Jernkontoret, 1995. Sid.

15-17, 38-43.

[3] Bagshaw, Dr Heath, 2012. Spark Optical Emission Spectroscopy. 1st ed. Trinity College Dublin:

CMA

[4] Thunman, Mikael, 2009. Formation of Inclusions and their Development during Secondary Steelmaking. Doctoral Thesis. Stockholm Sweden: School of Industrial Engineering and Management Department of Materials Science and Engineering KTH Royal Institute of Technology SE‐100 44. Sid 25

[5] Ericsson, Ola, 2009. An Experimental Study of Liquid Steel Sampling. 1st ed. Stockholm:

Department of Materials Science and Engineering Division of Applied Process Metallurgy Royal Institute of Technology. Sid. 6

[6 7 8] Ekerot, Sven, 2004. Järn- och stålframställning Skänkmetallurgi och gjutning. 1st ed.

Stockholm: Jernkontoret. Sid, 9, 4, 10

[10] Nafziger, Ralp H, 1976. THE ELECTROSLAG MELTING PROCESS. 1st ed. Washington: U.S Bureau of Mines.

[11] Böhlen, Dr Jean-Marc, 2013. Ultra-fast analysis of micro inclusions in steel with Thermo Scientific ARL iSpark Metal Analyzers . Advanced Inclusion Analysis, 41244, Sid 3.

[12] Doostmohammadi, Hamid, 2009. A Study of Slag/Metal Equilibrium and Inclusion Characteristics during Ladle Treatment and after Ingot Casting. Doctoral Thesis. Stockholm Sweden: Department of Materials Science and Engineering Division of Applied Process Metallurgy Royal Institute of Technology SE-100 44 . Sid 24

[13] 2008. Evaluation of measurement data. Guide to the expression of uncertainty in measurement, JCGM 100:2008 ,

[14 15 16] Ullman, Erik, 2003. KARLEBO MATERIALLÄRA. 14th ed. Värnamo: Fälth & Hässler. Sid.

130, 131, 22

[17] Standardiseringskommissionen i Sverige, SIS, 1983. SVENSK STANDARD SS 11 10 25. 3rd ed.

Stockholm: SIS tryckeri.(Densitets bestämning)

[18 19 20 21] Thelning, Karl-Erik, 2010. STÅL OCH VÄRMEBEHANDLING EN HANDBOK. 1st ed.

Mölndal: Swerea IVF. Sid 120, 122, 471, 343

[22] Harry, H S, 1999. Hardness Testing. 2nd ed. ASM International: ASM International, 1999.

Sid. 144

[23] John Avison, 2000. Physics for CXC. Edition. Thomas Nelson Publishers.

[24] Jonathan Borwein & Peter Borwein. Pi and the AGM: A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity. John Wiley, New York, 1987.

[25] Leif Bohlin, LB, 2009. Bearbetningsteknik 1. 1st ed. Filipstad: Bergsskolan.