शुद्ध स्टील का मापन: कुल ऑक्सीजन, कुल नाइट्रोजन और इंसलुशन रेटिंग

आधुनिक स्टील ग्रेड्स को ppm की भाषा में निर्दिष्ट किया जाता है। इंटरस्टिशियल-फ्री और डीप-ड्राइविंग स्टील्स में कुल ऑक्सीजन 20 ppm से कम होना अनिवार्य है, SAE 52100 जैसी बेयरिंग स्टील्स में 10 ppm से कम, और उन्हें शुद्ध करने वाले रिफाइन्ड स्लैग को इस वादे पर बेचा जाता है कि वह हीट्स को 15 ppm से नीचे रखेगा। वहां तक पहुँचने का व्यावहारिक तरीका अच्छी तरह से दस्तावेज़ीकृत है — डीऑक्सीडाइज़र का चयन, लेट केलसीम ट्रीटमेंट, स्लैग, और अनुक्रम। लेकिन उन सभी प्रथाओं का आधार एक मापन है, और मापन वह क्षेत्र है जहां अधिकांश मिलों की अनुशासन सबसे कमजोर होता है, क्योंकि ppm स्केल पर मापन त्रुटि सिर्फ शोर नहीं, बल्कि संरचना है। प्रदूषण कभी भी कुल ऑक्सीजन की संख्या को नीचे नहीं धकेलता: स्लैग लाइन पर या नए जोड़ के प्ल्यूम में लिया गया सैंपल, या एक गंदे क्र्यूसिबल में पिघलाया गया सैंपल, ऊंचा पढ़ाई देता है। एक खराब सैंपल से उत्पन्न “विफल” संख्या एक हीट को स्क्रैप कर देती है जो असल में स्पेक में थी, और एक खराब सैंपल से उत्पन्न अच्छी दिखने वाली संख्या एक डीऑक्सीडेशन ड्रिफ्ट को छुपा देती है जो हफ्तों बाद स्ट्रैंड में स्ट्रिंगर के रूप में सामने आएगी। इसलिए, एक शुद्ध-स्टील अनुबंध के पीछे का प्रश्न केवल यह नहीं कि डीऑक्सीडाइज़ कैसे करना है, बल्कि यह भी है कि माप कैसे किया जाए ताकि संख्या निर्णय के लायक हो।

मानक प्रयोगशाला विधि इनर्ट-गस उत्खनन है, जिसे वैक्यूम डिगासिंग भी कहा जाता है। एक फर्नेस सैंपल को वैक्यूम और अर्गन फ्लो के तहत क्र्यूसिबल में पिघलाया जाता है; धातु में विलेय ऑक्सीजन और नाइट्रोजन विलयन से बाहर आते हैं, गैस ट्रेन के माध्यम से एक विश्लेषक तक ले जाए जाते हैं, और प्रत्येक तत्व को उसका अपना डिटेक्टर द्वारा पढ़ा जाता है, परिणाम को वजन के ppm में रिपोर्ट किया जाता है। यह विधि केवल सैंपलिंग के क्षण पर विलेय गैस का मापन करती है, इसलिए सैंपलिंग — यंत्र नहीं — तय करती है कि संख्या का क्या अर्थ है। सैंपल तब लिया जाता है जब डीऑक्सीडेशन पूरा हो चुका हो और जोड़ बस चुके हों, बाथ के एक साफ हिस्से से (न कि स्लैग लाइन या नए ड्रॉप के प्ल्यूम से), और एक छोटी विश्राम के बाद, ताकि मोटे इंसल्यूशन धारा से बाहर तैर सकें। इसलिए, कई मिल सैंपल के दो प्रकारों को स्पष्ट रूप से अलग रखते हैं: एक वर्किंग सैंपल जो अंतिम केमिस्ट्री वहन करता है, और एक क्लीन सैंपल जो कुल ऑक्सीजन वहन करता है। उन ग्रेड्स में जहां नाइट्रोजन गर्नण स्वयं दोष है — जैसे स्टेनलेस और हाई-प्योरिटी ग्रेड्स — कुल नाइट्रोजन को उसी सैंपल से पढ़ा जाता है और प्रमाणपत्र पर ऑक्सीजन के पास रखा जाता है। और 10–20 ppm पर प्रयोगशाला का अपना बैकग्राउंड एक सामग्री का प्रश्न है, गोलिंग का नहीं: ब्लैंक सैंपल्स, क्र्यूसिबल की स्थिति, और गैस-लाइन की सफाई तय करते हैं कि लैब ईमानदारी से कितनी नीची संख्या रिपोर्ट कर सकती है, ठीक इसी तरह जैसे डीऑक्सीडाइज़र लॉट की केमिस्ट्री तय करती है कि बाथ ईमानदारी से कितनी नीची जा सकती है।

कुल ऑक्सीजन एक संख्या है, लेकिन डीऑक्सीडेशन पीछे जो छोड़ता है वह एक जनसंख्या है, और रेटिंग उसी जनसंख्या को पकड़ती है। सैंपल का एक पतला सेक्शन पॉलिश किया जाता है, ईच किया जाता है, और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत मानक दृश्य स्केल के सामने पढ़ा जाता है: नॉन-मेटैलिक इंसल्यूशन के पांच परिवार — राउंडेड ऑक्साइड, स्क्वायर ऑक्साइड, एलॉन्गेटेड ऑक्साइड, राउंडेड सल्फाइड, एंगुलर सल्फाइड — प्रत्येक को आकार और वितरण के आधार पर 0 से 5 तक रेट किया जाता है, साथ में एक कुल भी। रेटिंग वह पकड़ती है जो T.O. संख्या स्वभाव के कारण पकड़ नहीं सकती, और वह है रूप। अमोडिफाइड एल्यूमिनिया एक कठोर कोणीय कण है जो रोलरों के तहत विरूपित नहीं होता और उस स्ट्रिंगर में विकसित होता है जो थकान फिस्सुर बन जाता है; कैल्सीयम-मॉडिफाइड कैल्सीयम एल्यूमिनेट गोलाकार, स्टीलमेकिंग तापमान पर द्रव, विरूपण-योग्य, और कस्टेबल होता है। एक ही कुल ऑक्सीजन उत्कृष्ट शुद्ध स्टील या खराब शुद्ध स्टील हो सकती है, यह डीऑक्सीडेशन मोड और लेट कैल्सीयम ट्रीटमेंट के समय और रूप पर निर्भर करता है, जिसके कारण ठीक है कि दोनों मापन एक ही प्रमाणपत्र पर स्थित हैं: T.O. कहती है कि कितना है, और रेटिंग कहती है कि वह क्या है। व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण आकार सीमाएं वही हैं जो ग्रेड पहले से ही वहन करता है — बेयरिंग स्टील्स 10–15 μm से ऊपर इंसल्यूशन पर विफल होना, डीप-ड्राइविंग ग्रेड्स 20 μm से ऊपर एल्यूमिनिया क्लस्टर पर — ये संख्याएँ मापन नियंत्रण में रखने के लिए मौजूद हैं, बाद में बहस करने के लक्ष्य नहीं।

हियट-बाय-हियट प्रमाणपत्र में वही होना चाहिए जिससे ग्रेड वास्तव में मापा जाता है: अंतिम केमिस्ट्री, कुल ऑक्सीजन, जहां ग्रेड मांगता है वहां कुल नाइट्रोजन, और जहां अनुबंध आवश्यक मानता है वहां इंसलुशन रेटिंग। रिसीविंग मिल अपनी अपनी फर्नेस सैंपल्स पर सत्यापित करती है और परिणाम का ट्रेंड लेती है, और ट्रेंड ही ड्रिफ्ट को स्थानीयकृत करता है। कई हीट्स में कुल ऑक्सीजन में वृद्धि डीऑक्सीडेशन की ओर संकेत करती है — चार्ज, उसका समय, जोड़ के क्षण पर बाथ की स्थिति — ठीक उसी अपस्ट्रीम तर्क पर जो लैडल अनुक्रम चलता है; इंसलुशन रेटिंग में बदलाव मॉडिफिकेशन राउट की ओर संकेत करता है, डीऑक्सीडेशन की नहीं; सल्फाइड्स में बदलाव सल्फर नियंत्रण की ओर संकेत करता है। और वही तर्क एक और चरण आगे चलता है, वापस उन सामग्रियों की ओर जिनका प्रक्रिया द्वारा उपभोग होता है: डीऑक्सीडाइज़र और रिफाइन्ड स्लैग की लॉट-टू-लॉट केमिस्ट्री संगति वह अपस्ट्रीम वेरिएबल है जिसे मापन ट्रैक कर रहा है — सूखी सामग्री, लॉट CoA से मेल खाती केमिस्ट्री, और वह साइज़िंग जो जहां होनी चाहिए वहां विलीन होती है। एक स्थायी आपूर्ति व्यवस्था ठीक इसी के लिए मूल्यवान है: जब मिल की अपनी मापन ट्रेंड सपाट है, तो प्रक्रिया स्थिर है और सामग्री उसमें छिपी नहीं है। शुद्ध-स्टील का दावा उस फर्नेस सैंपल के उतना ही अच्छा है जो उसके पीछे है, और फर्नेस सैंपल उतना ही अच्छा है जितना बाथ में डाला गया था।