Лазерно-спектроскопический онлайн мониторинг химического состава металлических изделий сквозь поверхностный оксидный слой
| Название НИОКТР | Лазерно-спектроскопический онлайн мониторинг химического состава металлических изделий сквозь поверхностный оксидный слой |
|---|---|
| Аннотация | На современном сталелитейном производстве оперативный контроль химического состава стали представляет собой важный этап, от которого напрямую зависят качество конечного продукта и экономическая эффективность технологического процесса. Традиционные методы химического анализа сплавов (методы оптической эмиссионной спектрометрии с искровым и дуговым источником возбуждения, рентгенофлуоресцентный анализ) проводят в лаборатории и требуют пробоотбора и подготовки образцов, что делает их непригодными для непрерывного оперативного мониторинга. Поэтому разработка и внедрение методов, позволяющих осуществлять мониторинг элементного состава стальных изделий непосредственно на производственной линии в режиме реального времени, представляют собой актуальную научно-техническую задачу. В рамках данного проекта будет разработан подход для прямого анализа стальных образцов через слой окалины без какой-либо пробоподготовки, что позволит выполнять измерения на технологической линии в режиме онлайн. Для определения элементного состава горячего стального образца, покрытого слоем окалины, будет использован метод спектрометрии лазерно-индуцированной плазмы. Этот метод основан на фокусировке на поверхности образца мощного лазерного импульса, под воздействием которого происходит испарение небольшого количества материала и формирование лазерной плазмы. Эмиссионный спектр этой плазмы позволяет провести точный анализ элементного состава объекта. Основная проблема, решаемая в данном проекте, связана с недостаточной эффективностью стандартных режимов лазерной абляции для удаления окалины. При использовании одного лазерного импульса испаряется лишь незначительное количество вещества, а толщина удаляемого слоя оказывается недостаточной (порядка 1 мкм) для достижения основного объема металла, расположенного под окалиной. В рамках проекта будет разработан подход для экспрессного определения состава стального образца через слой окалины путем комбинированного воздействия лазерными импульсами микросекундной и наносекундной длительности. При этом микросекундный импульс будет использован для удаления поверхностного слоя оксидов, а наносекундный импульс – для создания плазмы на очищенной поверхности для проведения спектрального анализа. Перспективы внедрения разработанного подхода для промышленного контроля состава стальных изделий будут оценены в ходе моделирования в лабораторных условиях. Потенциально предложенный способ позволит идентифицировать границы раздела для разных марок стал в процессе непрерывного литья стали для правильной резки заготовки. Для этого предложенный лазерно-спектроскопический способ будет применен для определения элементного состава движущегося покрытого оксидным слоем стального образца, нагретого до 1000 °C в воздухе. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-09-15 |
| Дата окончания | 2027-06-30 |
| Номер контракта | №25-79-00356 |
| Дата контракта | 2025-09-15 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 669:54.08; 669:658.562 |
| Количество просмотров | 6 |
| Руководитель работы | Сдвиженский Павел Александрович |
| Руководитель организации | Гарнов Сергей Владимирович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМ. А.М. ПРОХОРОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-10-01 08:27:57 UTC, 2025-10-01 08:27:57 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | сталь; окалина; черная металлургия; Онлайн анализ; химический элементный состав; спектрометрия лазерно-индуцированной плазмы |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Поисковое (ориентированные фундаментальные) исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 53.01.81 - Измерения, контроль качества |
| OECD | — |
| OESR | Другая техника и технологии |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |