本发明属于元素定量分析
技术领域：
，具体涉及一种测定化渣助熔剂中碳含量的方法。
背景技术：
：在转炉炼钢中，成渣速度的快慢、化渣效果的好坏直接影响到冶炼过程冶金效果。为改善化渣效果，目前普遍使用的助熔剂为萤石或铁矿石、污泥球等含氧化铁材料。萤石化渣有利于快速成渣，不降低炉渣碱度，对热平衡影响小等优点，但存在加快炉衬侵蚀，易造成喷溅及污染环境等缺点；含氧化铁材料对环境小，但成本高，化渣慢，对热平衡影响大。为了更好的提高冶炼过程控制的稳定性，改善化渣效果，降低生产成本，新型化渣助熔剂已广泛的应用到炼钢造渣操作。碳元素是钢中常见元素之一，化渣助熔剂中碳会随化渣助熔剂的加入而带到钢水中，为此准确测定化渣助熔剂中碳含量至关重要。现有技术中已经有化渣助熔剂中硫含量的测定方法，但与碳含量的测定仍有较大差别。化渣助熔剂的成分及重量百分比含量为：TFe：6.0～15.0%、Al2O3+SiO2：15.0～40.0%、MgO+CaO：20.0～45.0%、C：1.5～4.5%、S≤0.50%、P≤0.30%。碳含量的分析普遍采用高频感应燃烧-红外线吸收法，该方法具有准确、快速的特点，但目前还没有利用此方法检测化渣助熔剂中碳含量方法标准。化渣助熔剂为粉末态，为此如何选择合适的助熔材料，确保碳完全释放尤为重要，如何确定碳含量分析测定时高频红外碳硫分析仪的工作条件尚无定论；化渣助熔剂无国家标准样品，如何寻找替代标样是一难点。因此，如何准确测定化渣助熔剂中碳含量是目前的一个难题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种测定化渣助熔剂中碳含量的方法。本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：1）准备测定用备品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品：TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；2）测定碳含量空白值：使用高频红外碳硫分析仪测定步骤（1）中纯铁助熔剂、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，空白值输入高频红外碳硫分析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）标准样品分析试料制备：分别称取质量为0.1g的第一标准物质、第二标准物质、第三标准物质，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后分别置于瓷坩埚中，加入0.1±0.05g高炉渣标准样品，再加入0.4±0.05g纯铁助熔剂、1.5～1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀分别构成第一标准物质试料、第二标准物质试料、第三标准物质试料；4）高频红外碳硫分析仪校准：将第一标准物质试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第一标准物质试料的碳含量进行测量，得到第一标准物质碳含量的测定值，根据已知的第一标准物质的碳含量标准值对高频红外碳硫分析仪进行校准；将第二和第三标准物质试料分别放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第二和第三标准物质试料的碳含量进行测量，得到第二和第三标准物质碳含量的测定值，第二和第三标准物质碳含量的测定值应落在其允许差范围内；如果第二和第三标准物质碳含量的测定值不符合要求，则重复校准，直到第二和第三标准物质碳含量的测定值落在其允许差范围内为止；5）取样和制样：将待测化渣助熔剂粉末进行取样和制样，得到待测化渣助熔剂粉末样品；6）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.5±0.05g纯铁助熔剂，再加入1.5～1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀构成待测化渣助熔剂试料；7）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将待测化渣助熔剂试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。本发明的有益效果：1、本发明解决了化渣助熔剂碳含量检测无标样的问题。化渣助熔剂无国家标准样品，本发明用“生铁加高炉渣”的办法解决这个难题，化渣助熔剂主要含量为Al2O3+SiO2：15.0～40.0%、MgO+CaO：20.0～45.0%；高炉渣标准样品912主要含量为：Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%，可见高炉渣基体与化渣助熔剂类似。高炉渣使用前经高温灼烧，确保其不含碳，在标准样品分析试料制备时加入一定量的高炉渣，制备出的试料与化渣助熔剂基体已经类似，故用“生铁加高炉渣”国家标准样品对高频红外碳硫分析仪进行校准和验证。2、本发明提出一种高效准确、操作简便的测定化渣助熔剂中碳含量的方法，确定了仪器的最佳工作条件。3、本发明通过助熔剂实验，选择了最佳助熔剂，从而使化渣助熔剂中碳完全释放，提高了测量的准确性；本发明方法操作简便、快速，测定结果的重现性、准确性较好，解决了化渣助熔剂中碳含量的测定难题，为钢铁冶炼质量控制提供了可靠的技术保障。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。本发明所述的一种测定化渣助熔剂中碳含量的方法，应用高频红外碳硫分析仪、采用高频感应燃烧-红外线吸收法测定碳含量，包括以下步骤：1）准备测定用备品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品：TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；2）测定碳含量空白值：使用高频红外碳硫分析仪测定步骤（1）中纯铁助熔剂、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，空白值输入高频红外碳硫分析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）标准样品分析试料制备：分别称取质量为0.1g的第一标准物质、第二标准物质、第三标准物质，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后分别置于瓷坩埚中，加入0.1±0.05g高炉渣标准样品，再加入0.4±0.05g纯铁助熔剂、1.5～1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀分别构成第一标准物质试料、第二标准物质试料、第三标准物质试料；4）高频红外碳硫分析仪校准：将第一标准物质试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第一标准物质试料的碳含量进行测量，得到第一标准物质碳含量的测定值，根据已知的第一标准物质的碳含量标准值对高频红外碳硫分析仪进行校准；将第二和第三标准物质试料分别放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第二和第三标准物质试料的碳含量进行测量，得到第二和第三标准物质碳含量的测定值，第二和第三标准物质碳含量的测定值应落在其允许差范围内；如果第二和第三标准物质碳含量的测定值不符合要求，则重复校准，直到第二和第三标准物质碳含量的测定值落在其允许差范围内为止；5）取样和制样：将待测化渣助熔剂粉末进行取样和制样，得到待测化渣助熔剂粉末样品；6）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.5±0.05g纯铁助熔剂，再加入1.5～1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀构成待测化渣助熔剂试料；7）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将待测化渣助熔剂试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。所述的高炉渣标准样品使用前在马弗炉中于1000~1100℃灼烧1~3h，冷却后放入干燥器中备用。所述的高炉渣标准样品使用前在马弗炉中于1050℃灼烧2h，冷却后放入干燥器中备用。所述的高频红外碳硫分析仪选定的工作条件均为测量流量3±0.5升/min，氧气压力0.2～0.4MPa，动力气压力0.2～0.4MPa，最小分析时间50s；室内相对湿度不大于60%。所述的高频红外碳硫分析仪选定的工作条件均为测量流量3±0.2升/min，氧气压力0.28～0.32Mpa，动力气压力0.28～0.38MPa，最小分析时间50s，室内相对湿度不大于45%。步骤（3）中所述的高炉渣标准样品的加入量为0.1±0.02g，纯铁助熔剂的加入量为0.4±0.02g，高纯钨粒助熔剂的加入量为1.5～1.7g。步骤（6）中所述的纯铁助熔剂的加入量为0.4±0.02g，高纯钨粒助熔剂的加入量为1.5～1.7g。步骤（5）中所述的取样和制样是待测化渣助熔剂粉末按照GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法的要求进行取样和制样的。实施例1在测定过程中使用的仪器是CS-3000(北京纳克)高频红外碳硫分析仪，选定的工作条件均为测量流量3.5升/min，氧气压力0.4MPa，动力气压力0.4MPa，最小分析时间50s；室内相对湿度不大于60%。1）准备测定用备品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品：TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%，所述的高炉渣标准样品使用前在马弗炉中于1050℃灼烧2h，冷却后放入干燥器中备用；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；2）测定碳含量空白值：使用高频红外碳硫分析仪测定步骤（1）中纯铁助熔剂、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，空白值输入高频红外碳碳析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）标准样品分析试料制备：分别称取质量为0.1g的第一标准物质、第二标准物质、第三标准物质，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后分别置于瓷坩埚中，加入0.15g高炉渣标准样品，再加入0.45g纯铁助熔剂、1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀分别构成第一标准物质试料、第二标准物质试料、第三标准物质试料；4）高频红外碳硫分析仪校准：将第一标准物质试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第一标准物质试料的碳含量进行测量，得到第一标准物质碳含量的测定值，根据已知的第一标准物质的碳含量标准值对高频红外碳硫分析仪进行校准；将第二和第三标准物质试料分别放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第二和第三标准物质试料的碳含量进行测量，得到第二和第三标准物质碳含量的测定值，第二和第三标准物质碳含量的测定值应落在其允许差范围内；如果第二和第三标准物质碳含量的测定值不符合要求，则重复校准，直到第二和第三标准物质碳含量的测定值落在其允许差范围内为止；5）取样和制样：将待测化渣助熔剂粉末按照GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法的要求进行取样和制样，得到待测化渣助熔剂粉末样品；6）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.55g纯铁助熔剂，再加入1.7g高纯钨粒助熔剂，混匀构成待测化渣助熔剂试料；7）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将待测化渣助熔剂试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。实施例2在测定过程中使用的仪器是CS-3000(北京纳克)高频红外碳硫分析仪，选定的工作条件均为测量流量2.5升/min，氧气压力0.2MPa，动力气压力0.2MPa，最小分析时间50s；室内相对湿度不大于60%。1）准备测定用备品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品：TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%，所述的高炉渣标准样品使用前在马弗炉中于1000℃灼烧1h，冷却后放入干燥器中备用；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；2）测定碳含量空白值：使用高频红外碳硫分析仪测定步骤（1）中纯铁助熔剂、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，空白值输入高频红外碳碳析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）标准样品分析试料制备：分别称取质量为0.1g的第一标准物质、第二标准物质、第三标准物质，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后分别置于瓷坩埚中，加入0.05g高炉渣标准样品，再加入0.35g纯铁助熔剂、1.5g高纯钨粒助熔剂，混匀分别构成第一标准物质试料、第二标准物质试料、第三标准物质试料；4）高频红外碳硫分析仪校准：将第一标准物质试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第一标准物质试料的碳含量进行测量，得到第一标准物质碳含量的测定值，根据已知的第一标准物质的碳含量标准值对高频红外碳硫分析仪进行校准；将第二和第三标准物质试料分别放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第二和第三标准物质试料的碳含量进行测量，得到第二和第三标准物质碳含量的测定值，第二和第三标准物质碳含量的测定值应落在其允许差范围内；如果第二和第三标准物质碳含量的测定值不符合要求，则重复校准，直到第二和第三标准物质碳含量的测定值落在其允许差范围内为止；5）取样和制样：将待测化渣助熔剂粉末按照GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法的要求进行取样和制样，得到待测化渣助熔剂粉末样品；6）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.45g纯铁助熔剂，再加入1.5g高纯钨粒助熔剂，混匀构成待测化渣助熔剂试料；7）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将待测化渣助熔剂试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。实施例3在测定过程中使用的仪器是CS-3000(北京纳克)高频红外碳硫分析仪，选定的工作条件均为测量流量3升/min，氧气压力0.3MPa，动力气压力0.3MPa，最小分析时间50s；室内相对湿度不大于60%。1）准备测定用备品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品：TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%，所述的高炉渣标准样品使用前在马弗炉中于1000~1100℃灼烧1~3h，冷却后放入干燥器中备用；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；2）测定碳含量空白值：使用高频红外碳硫分析仪测定步骤（1）中纯铁助熔剂、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，空白值输入高频红外碳碳析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）标准样品分析试料制备：分别称取质量为0.1g的第一标准物质、第二标准物质、第三标准物质，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后分别置于瓷坩埚中，加入0.1g高炉渣标准样品，再加入0.4g纯铁助熔剂、1.6g高纯钨粒助熔剂，混匀分别构成第一标准物质试料、第二标准物质试料、第三标准物质试料；4）高频红外碳硫分析仪校准：将第一标准物质试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第一标准物质试料的碳含量进行测量，得到第一标准物质碳含量的测定值，根据已知的第一标准物质的碳含量标准值对高频红外碳硫分析仪进行校准；将第二和第三标准物质试料分别放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对第二和第三标准物质试料的碳含量进行测量，得到第二和第三标准物质碳含量的测定值，第二和第三标准物质碳含量的测定值应落在其允许差范围内；如果第二和第三标准物质碳含量的测定值不符合要求，则重复校准，直到第二和第三标准物质碳含量的测定值落在其允许差范围内为止；5）取样和制样：将待测化渣助熔剂粉末按照GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法的要求进行取样和制样，得到待测化渣助熔剂粉末样品；6）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.5g纯铁助熔剂，再加入1.6g高纯钨粒助熔剂，混匀构成待测化渣助熔剂试料；7）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将待测化渣助熔剂试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。实施例41）准备测定用备品生铁标准样品：包括第一标准物质：生铁机字91-029，碳含量为：2.39%；第二标准物质：生铁机字91-012B，碳含量为：1.75%；第三标准物质：生铁机字96-001，碳含量为：3.63%；高炉渣标准样品912（TFe0.21%、Al2O39.05%、SiO238.67%、MgO4.07%、CaO44.59%）：使用前在马弗炉中于1050℃灼烧2小时，冷却后放入干燥器中备用；瓷坩埚：PT型￠25mm×25mm；高纯钨粒助熔剂：C：＜0.0008%；S：＜0.0005%；超低碳空白值纯铁助熔剂：C：＜0.0005%，S：＜0.0005%；在测定过程中使用的仪器是CS-3000(北京纳克)高频红外碳硫分析仪。仪器工作条件为：测量流量3.5L/min，氧气压力0.30MPa，动力气压力0.38MPa，分析时间50s。环境条件为：室内相对湿度45%。2）使用高频红外碳硫分析仪测定纯铁助熔剂碳含量空白值、高纯钨粒助熔剂碳含量空白值，将空白值输入高频红外碳硫分析仪，于校准高频红外碳硫分析仪时自动扣除；3）高频红外碳硫分析仪校准：3.1使用第一标准物质校准：将生铁机字91-029放入高频红外碳硫分析仪,按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对生铁机字91-029的碳含量进行测量,得到生铁机字91-029碳含量的测定值为2.35%,根据已知的生铁机字91-029的碳含量标准值2.39%对高频红外碳硫分析仪进行校准；3.2测定标准物质：将生铁机字91-012B和生铁机字96-001分别放入高频红外碳硫分析仪,按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件对生铁机字91-012B和生铁机字96-001的碳含量进行测量,得到生铁机字91-012B和生铁机字96-001碳含量的测定值,生铁机字91-012B和生铁机字96-001的测定值为1.77%、3.61%，落在了允许差范围内；4）取样和制样：待测化渣助熔剂粉末按照GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法的要求进行取样和制样的。5）制备试料5.1）标准样品分析试料制备：从第一生铁标准样品中称取质量为0.1g的样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.104g高炉渣标准样品912，再加入0.403g纯铁助熔剂、1.6g高纯钨粒助熔剂，混匀构成试料；第二、第三生铁标准样品制备类似，不在详细描述。制备试料用于3）高频红外碳硫分析仪校准。5.2）化渣助熔剂粉末样品试料制备：从制样得到的待测化渣助熔剂粉末样品中称取质量为0.1g的待测化渣助熔剂粉末样品，精确到0.0001g，仪器自动录入样品质量，然后置于瓷坩埚中，加入0.505g纯铁助熔剂，再加入1.6g高纯钨粒助熔剂，混匀构成试料，该试料用于6）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量。6）测量待测化渣助熔剂粉末样品中的碳含量：将试料放入高频红外碳硫分析仪，按高频红外碳硫分析仪选定的工作条件，进行碳含量测量，得到测量值。重复步骤5.2和步骤6，分别得到C%测量值为2.27、2.25、2.26、2.25、2.24、2.24、2.24、2.25、2.28。将9次试验得到测量值统计分析，分别得到统计测定值的平均值与相对标准偏差，如表1所示。表1化渣助熔剂碳检测结果C%检测元素9次测定值检测平均值%相对标准偏差%C2.27、2.25、2.26、2.25、2.24、2.24、2.24、2.25、2.282.250.59由表可看出，本发明提供的测定方法稳定性较好，适用于测定化渣助熔剂中碳的含量。当前第1页1 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