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1、鋼鐵制造行業(yè)是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的重要支柱,其高速發(fā)展對(duì)鋼鐵冶煉過(guò)程提出高標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼液成分檢測(cè)是生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前傳統(tǒng)鋼液成分檢測(cè)方法無(wú)法滿足現(xiàn)階段冶金水平的需要,采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,簡(jiǎn)稱LIBS)檢測(cè)鋼液成分十分必要。
將LIBS技術(shù)應(yīng)用于鋼液成分定量分析。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下搭建LIBS實(shí)驗(yàn)平臺(tái),根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求合理選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備,如LIBS2500-
2、7光譜分析系統(tǒng)、Nd:YAG激光器和中頻爐等。對(duì)激光與鋼液樣品之間的作用過(guò)程進(jìn)行理論研究,詳細(xì)闡述了其作用原理和影響光譜強(qiáng)度的因素,系統(tǒng)分析了基體效應(yīng)對(duì)定量分析的影響以及進(jìn)行LIBS定量分析時(shí)所需的理論依據(jù),為L(zhǎng)IBS鋼液成分定量分析奠定了理論基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)的單變量定量分析法存在很大缺陷,深入研究了多種多元回歸定量分析方法,其中包括多元線性定量分析法、多元二次非線性定量分析法、改進(jìn)的多元二次非線性定量分析法和基于粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)(P
3、article Swarm Optimization Support Vector Machine,簡(jiǎn)稱PSO-SVM)定量分析法。
將上述多元回歸方法在LIBS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用,對(duì)鋼液成分中的Mn元素進(jìn)行定量分析,采用擬合優(yōu)度(R2)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)、均方根誤差(RMSE)三個(gè)指標(biāo)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。多元線性定量分析法相比單變量定量分析法R2由0.843提高到了0.893,RSD從23.5%降低為15.1%,RMS
4、E由0.197%降低為0.126%。采用多元二次非線性定量分析法相比多元線性定量分析法評(píng)價(jià)指標(biāo)又得到了一定提高,R2由0.893上升到0.910,RSD由15.1%下降為10.3%,RMSE由0.126%下降為0.091%,將此模型改進(jìn)后,評(píng)價(jià)指標(biāo)得到了進(jìn)一步提升, R2、RSD、RMSE分別為0.918、9.3%和0.085%。在PSO-SVM定量分析算法的預(yù)測(cè)結(jié)果中,R2、RSD、RMSE分別為0.937、8.16%和0.051%,
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