一种测定冷压球中硫元素含量的方法与流程

本发明属于材料成分分析测定技术领域，具体涉及一种测定冷压球中硫元素含量的方法。

背景技术：

冷压球含铁量较高，炼钢过程中加入冷压球还原其中的铁降低铁水的使用量，达到节本降耗的目的，如果冷压球中的硫元素含量过高会直接影响铁的置换率以及钢水的成分含量，最终影响钢材的物理性能，因此准确测定冷压球中硫元素含量对炼钢环节具有重要指导意义。

硫元素的分析方法有很多，如燃烧-碘酸钾（或碘）滴定法、硫酸钡重量法、电导法等等，但以上测定方法装置复杂，操作繁冗，分析周期长，工作人员劳动强度高，分析过程中需要使用多种化学试剂导致环境污染，且存在一定的危险性，不能够满足既快速又准确的现代化分析要求。

相比之下最快速、简便、灵敏度又高的就是高频红外吸收法，然而目前市面上没有冷压球的标准样品可用于高频红外碳硫仪建立标准曲线。为了实现冷压球的日常分析必须寻找一种合理可靠的方法建立标准曲线，探索最佳分析条件实现高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种测定冷压球中硫元素含量的方法，实现冷压球中硫元素的快速测定。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种测定冷压球中硫元素含量的方法，所述方法为高频红外吸收法，其以合金为标准样品，采用高频红外碳硫仪对冷压球中的硫元素进行分析。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，对硫元素分析过程中添加助熔剂，所述助熔剂为纯铁、钨粒、锡粒的混合物。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，所述试样与助熔剂中纯铁、钨粒、锡粒的质量比为1:3～6:15～20:3～6。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，所述助熔剂与试样的添加顺序为纯铁、冷压球试样、钨粒、锡粒。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，所述冷压球称样量为0.05～0.10g。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，所述方法采用多点校正的方法建立标准曲线。

本发明所述的一种测定冷压球中硫元素含量的方法，其中，每次做试样之前先对监控样品进行测定，即选择一个合金标准样品进行平行测定至少两次，要求测定结果之差≤0.005%,以确定标准曲线可以进行正常分析工作。

本发明所述合金为硅锰、硅钙钡。

本发明原理及设计思路：

冷压球中硫元素含量通常为0-0.10%，高频红外碳硫仪采用标准称样量1g时硫的测量范围是0-1%，但是考虑到节约成本及保证熔融效果，本发明将称样量定为0.05～0.10g。

由于目前没有冷压球的国家标准物质，本发明根据冷压球硫元素含量一般为0.01-0.05之间，以及合金标准样品经高频熔融后硫元素释放效果较好、分析曲线流畅等特点，采用合金为标准样品建立标准曲线。

由于冷压球内成分不够纯净，需加入磁性物质保证良好的导电导磁性帮助燃烧，促使气体释放完全。经大量实验证明，当试样:钨粒>1:13时，分析曲线出现锯齿峰，气体释放不均，分析结果不稳定；当试样:锡粒>1:2.5时，试样不能充分熔融，熔体表面有残渣，但由于锡氧化生成sno2，属碱性氧化物，锡粒加入过多，会影响碳硫气体释放，造成结果偏低；当试样:纯铁>1:2.5时，测试结果波动较大，加入过多又会导致浪费，增加分析成本。

实验表明当试样与助熔剂中纯铁、钨粒、锡粒的质量比为1:3～6:15～20:3～6时，熔融效果较佳；对于试样与助熔剂的添加顺序，以纯铁垫底，加入冷压球试样，将钨粒覆盖在试样上部，最后加入锡粒，燃烧后的熔体表面光洁、无气泡，熔渣平整，分析峰曲线平滑，气体释放完全，分析结果稳定。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明分析方法快速简便，适应快速准确的分析需求。2、本发明有效解决了没有冷压球标准样品而不能直接建立高频红外碳硫仪标准曲线的难题。3、本发明通过减少称样量有效保护高频红外碳硫仪不受损害，提高熔融效率，降低灰尘吸附对分析结果稳定性的影响。

附图说明

图1为实施例1的硫元素标准曲线。

图2为实施例4中冷压球试样1#的硫元素曲线图。

具体实施方式

为保证熔融效果，必须加入磁性物质保证良好的导电导磁性帮助燃烧，促使气体释放完全，实验过程中分别以纯铁、钨粒、锡粒以及它们的混合熔剂进行对照试验，结果见表1。

表1不同种类助熔剂的熔融效果比对

通过试验证明采用纯铁+钨粒+锡粒组合时，熔融冷压球效果最佳，释放曲线较为平滑，所以本发明中采用钨粒+锡粒+纯铁作为助熔剂用于测定冷压球中硫元素含量。

本发明采用高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量的步骤如下：

（1）设定高频红外仪的分析条件；

（2）建立标准曲线：选定标准样品，将0.05～0.10g标准样品及适量纯铁、钨粒、锡粒平铺于坩埚内，标准样品与纯铁、钨粒、锡粒的添加顺序为纯铁、标准样品、钨粒、锡粒，其质量比为1:3～6:15～20:3～6，然后进行高频熔融；

熔融完成后，在步骤1）设定的条件下依次对标准样品进行分析，每个样品至少平行测定两次，以硫元素含量为横坐标，强度值为纵坐标,绘制标准曲线；

（3）样品测定：以冷压球试样代替步骤（2）中的标准样品，采用与步骤（2）相同的条件对试样进行熔融处理、强度值测定，然后根据标准曲线计算硫元素含量，至少平行测定两次。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明各实施例步骤（1）中高频红外仪的分析条件如表2所示。

本发明各实施例所选用的标准样品如表3所示。

表2高频红外碳硫仪分析条件

表3标准样品编号及硫元素含量

实施例1

本实施例采用高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量的步骤如下：

（1）设定分析条件，如表2所示；

（2）建立标准曲线：称量0.15±0.0010g纯铁助熔剂平铺于坩埚底部，再称量0.05±0.0010g标准样品置于其上，之后称量1.0±0.0010g钨粒覆盖在样品之上，最后称量0.30±0.0010g锡粒放在最上层，然后进行高频熔融；

熔融完成后，在步骤1）设定的条件下依次对标准样品进行分析，每个样品平行测定三次，以硫元素含量为横坐标，强度值为纵坐标绘制标准曲线，如图1所示；

（3）样品测定：选择合金标准样品（gbw(e)010252）和两个冷压球试样代替步骤（2）中的标准样品，采用与步骤（2）相同的条件对试样进行熔融处理、强度值测定，然后根据标准曲线计算其硫元素含量，平行测定三次，结果见表4。

表4实施例1分析结果

实施例2

本实施例采用高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量的步骤如下：

（1）设定分析条件，如表2所示；

（2）建立标准曲线：依次采用称量0.36±0.0010g纯铁助熔剂平铺于坩埚底部，再称量0.06±0.0010g标准样品置于其上，之后称量1.0±0.0010g钨粒覆盖在样品之上，最后称量0.30±0.0010g锡粒放在最上层，采用步骤1）中分析条件测定三个标准样品，每个样品平行测定至少两次，建立标准曲线；

（3）样品测定：选择合金标准样品（gbw(e)010252）和两个冷压球试样代替步骤（2）中的标准样品，采用与步骤（2）相同的条件对试样进行熔融处理、强度值测定，然后根据标准曲线计算其硫元素含量，平行测定三次，结果见表5。

表5实施例2分析结果

实施例3

本实施例采用高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量的步骤如下：

（1）设定分析条件，如表2所示；

（2）建立标准曲线：依次采用称量0.28±0.0010g纯铁助熔剂平铺于坩埚底部，再称量0.07±0.0010g样品置于其上，之后称量1.4±0.0010g钨粒覆盖在样品之上，最后称量0.28±0.0010g锡粒放在最上层，采用步骤1）中分析条件测定三个标准样品，每个样品平行测定至少两次，建立标准曲线；

（3）样品测定：选择合金标准样品（gbw(e)010252）和两个冷压球试样代替步骤（2）中的标准样品，采用与步骤（2）相同的条件对试样进行熔融处理、强度值测定，然后根据标准曲线计算其硫元素含量，平行测定三次，结果见表6。

表6实施例3分析结果

实施例4

本实施例采用高频红外吸收法测定冷压球中硫元素含量的步骤如下：

（1）设定分析条件，如表2所示；

（2）建立标准曲线：依次采用称量0.3±0.0010g纯铁助熔剂平铺于坩埚底部，再称量0.10±0.0010g样品置于其上，之后称量1.5±0.0010g钨粒覆盖在样品之上，最后称量0.3±0.0010g锡粒放在最上层，采用步骤1）中分析条件测定三个标准样品，每个样品平行测定至少两次，建立标准曲线；

（3）样品测定：选择合金标准样品（gbw(e)010252）和两个冷压球试样代替步骤（2）中的标准样品，采用与步骤（2）相同的条件对试样进行熔融处理、强度值测定，然后根据标准曲线计算其硫元素含量，平行测定三次，结果见表7。

表7实施例4分析结果

本实施例中冷压球试样1#的硫元素曲线图见图2，从图2可看出，硫元素曲线释放流畅，峰形平滑无拖尾。

从上述实施例可得出，本发明提供的测定方法分析结果稳定，分析快速、简便，适应快速准确的分析需求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。