一种铝液成分光谱检测方法及系统与流程

本发明涉及光谱检测。更具体地，本发明涉及一种铝液成分光谱检测方法及系统。

背景技术：

1、铝合金熔炼过程中，铝液成分直接关系到后续铸造或压铸产品的质量稳定性。生产现场通常在成分调整或转序前对炉次铝液取样，并利用光电直读发射光谱分析设备检测硅、铜、镁、铁、锰等受控元素含量，再依据相应合金牌号的成分控制要求判断是否满足生产条件。光谱检测结果能否反映铝液成分状态，是炉次成分控制的重要基础。

2、现有技术中，通常从炉内一个或若干固定位置取得铝液，制成凝固光谱试样后，在检测面进行多次光谱激发，并根据检测值的重复性判断试样是否有效。对于多个取样位置，可获得元素含量检测结果并比较，以判断炉次成分情况。

3、但是，单次取样中出现的位置间成分差异，既可能来自铝液不同空间位置之间的实际差异，也可能受到取样位置偏移、试样制备状态、光谱检测波动或数据对应错误等因素影响。若仅依据一次取样中的位置间差异判断，容易将偶发检测异常与持续位置间成分差异混同；重新取样后若仅观察新的检测结果，也难以确认前后两次检测中同一位置关系是否一致，导致对当前炉次成分代表性的判断缺乏可靠依据，进而影响炉次成分判定的准确性。

技术实现思路

1、为解决上述单次取样出现位置间成分差异时缺少区分偶发检测异常与持续位置间成分不一致可靠判定依据的技术问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、在第一方面中，本发明提供了一种铝液成分光谱检测方法，包括：

3、针对当前炉次确定至少两个跨轮对应的预设采样位置，第一取样轮次从各预设采样位置取样形成光谱检测试样并检测，获得各受控元素在各预设采样位置的元素代表浓度；将预设采样位置两两组合，按固定顺序确定并比较各采样位置对的位置间差异与位置间允许差异阈值；

4、当至少一个受控元素的至少一个采样位置对的位置间差异的绝对值超过对应位置间允许差异阈值时，在未进行成分添加、主动搅拌、均化或铝液转移且保持相同取样方式、预设采样位置、试样制备方式和光谱检测程序的条件下，对各预设采样位置执行第二取样轮次独立取样和检测；

5、当至少一个受控元素的至少一个采样位置对在两个取样轮次中的位置间差异的绝对值均超过对应位置间允许差异阈值且方向一致时，形成跨轮失配持久性状态并均化后重新检测；当第一取样轮次或第二取样轮次中全部受控元素、全部采样位置对的位置间差异均未超过对应位置间允许差异阈值时，该取样轮次形成炉次成分代表性状态。

6、优选地，所述第一取样轮次从各预设采样位置取样形成光谱检测试样并检测，获得各受控元素在各预设采样位置的元素代表浓度，包括：

7、将各预设采样位置取得的铝液分别形成独立的光谱检测试样，每份光谱检测试样设置三个彼此分离的固定光谱检测位置，获得各受控元素在三个固定光谱检测位置的元素含量检测值；

8、针对同一受控元素，将三个固定光谱检测位置中的最大元素含量检测值与最小元素含量检测值之间的差值确定为样内检测差异，当各受控元素的样内检测差异均不超过对应的样内允许差异阈值时，将相应光谱检测试样确定为有效光谱检测试样；

9、将有效光谱检测试样中同一受控元素在三个固定光谱检测位置的元素含量检测值进行算术平均，将所得平均值确定为相应预设采样位置的元素代表浓度。

10、优选地，所述将相应光谱检测试样确定为有效光谱检测试样，包括：

11、当任一固定光谱检测位置不能形成有效元素含量检测值，或者任一受控元素的样内检测差异超过对应的样内允许差异阈值时，重新制备相应光谱检测试样的检测面并按照相同的三个固定光谱检测位置重新检测；

12、重新检测后仍不能形成有效光谱检测试样时，终止当前取样轮次，当前取样轮次中其他预设采样位置已经取得的试样数据不再保留，并重新针对全部预设采样位置进行取样。

13、优选地，所述位置间允许差异阈值的获取方法为：

14、采用与当前炉次具有相同合金牌号、预设采样位置、取样方式、试样制备方式、固定光谱检测位置数量及检测面位置分布和光谱检测程序，且已经完成铝液均化处理并经生产质量控制确认成分合格的历史稳定炉次；

15、针对同一受控元素和同一采样位置对，确定各历史稳定炉次的位置间差异绝对值，并将其中的最大值确定为对应的位置间允许差异阈值；

16、当上述任一条件发生改变时，原位置间允许差异阈值不再适用，并按照改变后的条件重新建立位置间允许差异阈值。

17、优选地，所述按固定顺序确定并比较各采样位置对的位置间差异与位置间允许差异阈值，包括：

18、针对每一采样位置对固定两个预设采样位置的计算顺序，并在第一取样轮次和第二取样轮次中保持计算顺序不变；

19、将计算顺序中前一预设采样位置的元素代表浓度减去后一预设采样位置的元素代表浓度，得到相应受控元素在相应采样位置对上的位置间差异，并将所述位置间差异的绝对值与对应的位置间允许差异阈值进行比较；

20、两个取样轮次中同一受控元素、同一采样位置对的位置间差异均为正值或者均为负值时，确定两个取样轮次中的位置间差异方向一致。

21、优选地，所述形成跨轮失配持久性状态并均化后重新检测，包括：

22、将两个取样轮次中相同受控元素、相同采样位置对的位置间差异一一对应；

23、当同一受控元素、同一采样位置对在两个取样轮次中的位置间差异绝对值均超过对应的位置间允许差异阈值且方向一致时，确定该受控元素和该采样位置对具有跨轮失配持久性；

24、当至少一个受控元素的至少一个采样位置对具有跨轮失配持久性时，当前炉次形成跨轮失配持久性状态，对当前炉次实施铝液均化，并在铝液均化后重新针对全部预设采样位置开始新的第一取样轮次。

25、优选地，还包括：

26、当当前炉次未形成跨轮失配持久性状态，但第二取样轮次中至少一个受控元素在至少一个采样位置对上的位置间差异绝对值超过对应的位置间允许差异阈值时，不形成炉次成分代表性状态，并检查预设采样位置的取样、光谱检测试样及检测面制备、光谱分析设备以及取样轮次与预设采样位置的检测数据对应关系；

27、未发现不符合项或者完成相应纠正后，重新针对全部预设采样位置开始新的第一取样轮次。

28、优选地，还包括：

29、当第一取样轮次或第二取样轮次形成炉次成分代表性状态时，将该取样轮次中同一受控元素在全部预设采样位置的元素代表浓度进行算术平均，确定当前炉次相应受控元素的炉次有效成分；

30、将各受控元素的炉次有效成分与当前炉次对应的合金牌号成分控制要求进行比较，当全部受控元素均满足对应的合金牌号成分控制要求时，形成炉次成分合格结果并输出炉次放行结果；

31、当至少一个受控元素不满足对应的合金牌号成分控制要求时，实施成分调整和铝液均化，并在完成成分调整和铝液均化后重新针对全部预设采样位置开始新的第一取样轮次。

32、第二方面，本发明提供一种铝液成分光谱检测系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述一种铝液成分光谱检测方法。

33、通过采用上述技术方案，将上述的一种铝液成分光谱检测方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

34、本发明的有益效果在于：本发明通过在当前炉次的多个预设采样位置形成有效光谱检测数据，使参与后续判断的元素代表浓度具有明确的空间对应关系和检测可靠性；通过对各采样位置对的位置间差异进行比较，能够及时识别单个取样轮次中的位置间失配；在保持跨轮取样可比条件的基础上进行第二取样轮次，并结合相同受控元素、相同采样位置对在两个取样轮次中的超限情况和差异方向判断跨轮失配持久性，使偶发检测异常不易被误认为持续的位置间成分不一致，同时能够确认重复出现且方向一致的位置间失配；根据跨轮失配持久性状态以及第二取样轮次的位置间差异分别进行铝液均化、检测条件复核或者炉次成分代表性确认，可避免缺乏代表性的检测数据继续用于炉次成分判断；在炉次成分代表性成立后确定炉次有效成分并与合金牌号成分控制要求进行比较，使成分调整和炉次放行建立在具有代表性的光谱检测结果基础上，从而提高铝液成分判断的准确性和炉次成分控制的可靠性。