CN103234771A

CN103234771A - 一种高钙线取制样及测定方法

Info

Publication number: CN103234771A
Application number: CN2013100875742A
Authority: CN
Inventors: 乔宇; 赵布和; 王宴秋; 刘建华; 刘钢耀
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明公开了一种高钙线取制样及测定方法，包括以下步骤：用切管器从高钙线中取样，得到用于测定钙纯度的待测试样和用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样；测定高钙线的钙纯度；测定高钙线的芯粉的单位长度的填充质量。通过本发明的方法，使制样过程节能、环保；还可以快速准确测定高钙线中钙纯度及芯粉的单位长度的填充质量。

Description

一种高钙线取制样及测定方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金分析技术领域，具体地说，涉及一种高钙线取制样及测定方法。

背景技术

高钙线是一种新型脱氧剂，其在炼钢工艺中的作用与铁钙线相同，但由于其内部填充的芯粉为纯钙而非铁与钙的混合物，因此其效果较铁钙线要好，达到同样要求的用量也较铁钙线要低。因此准确分析高钙线的钙纯度及填充重量是控制最终产品的重要环节。

由于高钙线是一种新型的包芯线，内部钙粒填充比较密实，在取制样方面存在一定困难。另外，在测定芯粉重量的时候，由于包芯线管壁多为整体无接口钢管，因此在铁皮与内部钙粒的分离上，存在一定难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高钙线取制样及测定方法，快速准确测定高钙线中钙纯度及芯粉的单位长度的填充质量。

本发明的技术方案如下：

一种高钙线取制样及测定方法，包括以下步骤：用切管器从高钙线中取样，得到用于测定钙纯度的待测试样和用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样；测定高钙线的钙纯度，包括：用电感耦合等离子体发射光谱仪测定所述用于测定钙纯度的待测试样的杂质的含量；得到所述用于测定钙纯度的待测试样的钙纯度，钙纯度=100-w，其中w为钙中杂质的百分含量；测定高钙线的芯粉的单位长度的填充质量，包括：称量所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样的质量m₀和长度l；将所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样置于水中，使钙线中的钙完全反应；取出铁皮，擦干所述铁皮后称量所述铁皮的质量m₁；采用

得到芯粉的单位长度的填充质量m。

进一步，所述用切管器从高钙线中取样包括：将桌虎钳固定在工作台上；将所述高钙线置于所述桌虎钳的卡口处，所述高钙线露出所述卡口的外端8公分；将切管器卡在所述高钙线的前端进行切割，得到环形切割段，所述环形切割段作为所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样。

进一步，所述得到用于测定钙纯度的待测试样包括：用钢锯沿所述环形切割段的轴线方向进行切割；用斜口钳、一字螺丝刀将所述环形切割段的铁皮剥离；用胡桃钳、一字螺丝刀取得适量的芯粉样品，放入洁净干燥的容器内；用磁铁去除所述芯粉样品内的铁质粉末，并去除其他杂质，得到所述用于测定钙纯度的待测试样。

进一步：所述环形切割段的宽度为3-4mm，切割厚度为铁皮厚度。

进一步：所述环形切割段的长度为20cm。

进一步，所述用电感耦合等离子体发射光谱仪测定所述用于测定钙纯度的待测试样的杂质的含量包括：称取一定量的所述用于测定钙纯度的待测试样，用酸溶解得到待测溶液；制备标准溶液，确定标准工作曲线；将所述待测溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，根据所述标准工作曲线测定所述杂质的含量。

进一步，所述制备标准溶液包括：取六份10ml钙标准溶液于100ml容量瓶中，加入杂质标准溶液，用水稀释至刻度，杂质的质量百分含量依次为0、0.005、0.010、0.025、0.050、0.1，钙标准溶液的浓度为10mg/ml。

进一步，所述待测试样中的杂质包括：铬、镍、铜、锰、镁、铁和铝。

进一步：铬标准溶液的浓度为100μg/ml，镍标准溶液的浓度为100μg/ml，铜标准溶液的浓度为100μg/ml，锰标准溶液的浓度为100μg/ml，镁标准溶液的浓度为100μg/ml，铁标准溶液的浓度为100μg/ml，铝标准溶液的浓度为100μg/ml，。

进一步：钙纯度=100-(w_Cr+w_Ni+w_Cu+w_Mn+w_Mg+w_Fe+w_Al)，其中w_Ni为钙中杂质镍的质量百分含量，w_Mn为钙中杂质锰的质量百分含量，w_Cr为钙中杂质铬的质量百分含量，w_Mg为钙中杂质镁的质量百分含量，w_Cu为钙中杂质铜的质量百分含量，w_Al为钙中杂质铝的质量百分含量，w_Fe为钙中杂质铁的质量百分含量。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的方法原理合理、操作简便，可以快速准确测定高钙线中钙纯度及芯粉的单位长度的填充质量。

2、本发明的方法在制样过程中不需要消耗电能，仅需要简单的机械操作，在分离过程中仅需要消耗自来水，不需要其他化学药品试剂，而且在分离过程中不会产生有毒有害物质，具有节能、环保的优点。

3、由于高钙线是一种新型的包芯线，内部钙粒填充比较密实，在取制样方面存在一定困难，通过本发明的方法可以简便快速的取得分析所用样品。

4、通过本发明的方法可以较快速的使铁皮与钙粒分离，且分离效果好，能达到检测的要求。

具体实施方式

本发明的高钙线取制样及测定方法的步骤包括：

步骤S1：用切管器从高钙线中取样，得到用于测定钙纯度的待测试样和用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样。

用切管器从高钙线中取样的具体步骤如下：

S101：把桌虎钳固定在工作台上，确认稳固。

S102：把高钙线样品置于桌虎钳卡口处，高钙线样品露出卡口的外端8公分。

S103：将切管器卡在高钙线前端进行环形切割，得到环形切割段。

该环形切割段作为用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样。

每一环的宽度约为3-4mm，可切割2-3段。切割深度以铁皮厚度为准，本发明的优选的实施例中铁皮厚度为1-1.2mm。切割时尽量不要损害管内芯粉部分。

从该环形切割段得到用于测定钙纯度的待测试样的具体步骤如下：

S104：用钢锯沿该环形切割段的轴线方向进行切割。

切割深度以铁皮厚度为准，本发明的优选的实施例中铁皮厚度为1-1.2mm。为便于剥离，可在此锯口相对处再切割一次。

S105：用斜口钳、一字螺丝刀将该环形切割段的铁皮剥离。

S106：用胡桃钳、一字螺丝刀取得适量的芯粉样品，放入洁净干燥的容器内。

整块样品需尽量切割成小块。

S107：用磁铁去除该芯粉样品内的铁质粉末，并去除其他杂质，得到用于测定钙纯度的待测试样。其他杂质主要为灰尘，是由于切割过程中可能附着在样品上的，可用洗耳球吹去。

由于高钙线是一种新型的包芯线，内部钙粒填充比较密实，在取制样方面存在一定困难，通过上述方法可以简便快速的取得分析所用样品。此外，在制样过程中不需要消耗电能，仅需要简单的机械操作，具有节能、环保的优点。

步骤S2：测定高钙线的钙纯度。

本发明的优选的实施例中高钙线的杂质包括：铬、镍、铜、锰、镁、铁和铝，具体步骤如下：

步骤S201：称取一定量的用于测定钙纯度的待测试样，用酸溶解得到待测溶液。

称取试样0.5000g置于250ml烧杯中，加入10ml水，待反应完毕后，加入20ml盐酸溶液，溶液中盐酸和水的体积比为1:5，低温加热至沸腾，冷却至室温，移入100ml容量瓶中。用水稀释至刻度，摇匀得到待测溶液。

步骤S202：制备铬标准溶液。

称取2.8290g重铬酸钾（基准纯），在105℃烘1h，冷却至室温，置于250ml烧杯中。加50ml水溶解完全，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的铬贮存溶液。将铬贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的铬标准溶液。

步骤S203：制备镍标准溶液。

称取1.0000g纯度99.9%以上的金属镍置于250ml烧杯中。加20ml硝酸溶液，溶液中硝酸和水的体积比为2:3，加热使金属镍溶解完全并冷却后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的镍贮存溶液。将镍贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的镍标准溶液。

步骤S204：制备铜标准溶液。

称取1.0000g纯度99.9%以上的金属铜置于250ml烧杯中。加10ml硝酸溶液，溶液中硝酸和水的体积比为1:1，加热使金属镍溶解完全后，加10ml硫酸溶液，溶液中硫酸和水的体积比为2:3。蒸发至冒硫酸烟1min，冷却后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的铜贮存溶液。将铜贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的铜标准溶液。

步骤S205：制备锰标准溶液。

称取1.0000g电解锰置于250ml烧杯中，加20ml硝酸溶液，溶液中硝酸和水的体积比为2:3，加热使金属锰溶解完全，煮沸除尽氮氧化物后冷却，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的锰贮存溶液。将锰贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的锰标准溶液。

步骤S206：制备镁标准溶液。

称取1.6583g氧化镁（高纯试剂），在800℃灼烧并冷却至室温。置于250ml烧杯中，加100ml水，覆以表面皿。小心滴加20ml盐酸溶液，溶液中硝酸和水的体积比为1:3，使氧化镁溶解。移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的镁贮存溶液。将镁贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的镁标准溶液。

步骤S207：制备铁标准溶液。

称取1.4300g三氧化二铁（光谱纯），置于250ml烧杯中。加20ml盐酸溶液，溶液中盐酸和水的体积比为1:1。低温加热至三氧化二铁溶解完全，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的铁贮存溶液。将铁贮存溶液稀释10倍得到浓度为100μg/ml的铁标准溶液。

步骤S208：制备铝标准溶液。

称取1.0000g纯度99.999%以上的高纯铝置于250ml烧杯中。加50ml盐酸溶液，溶液中盐酸和水的体积比为1:1。使铝溶解完全，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为1.0000mg/ml的铝贮存溶液。移取50ml铝贮存溶液至500ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀得到浓度为100μg/ml的铝标准溶液。

步骤S209：制备钙标准溶液。

称取1.0000g碳酸钙（基准），置于250ml烧杯中。滴加盐酸溶液，溶液中盐酸和水的体积比为1:1。滴加至碳酸钙全部溶解后再过加2ml盐酸。移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，得到浓度为10mg/ml的钙标准溶液。

步骤S210：制备标准系列溶液，确定标准工作曲线。

取六份10ml钙标准溶液于100ml容量瓶中，根据需要分别加入所需杂质的标准溶液，做为工作曲线的标准溶液。用水稀释至容量瓶的刻度。标准溶液中杂质的质量百分含量依次为0、0.005、0.010、0.025、0.050、0.1，具体如表1所示。

表1 标准系列溶液中杂质的含量

元素	系列1	系列2	系列3	系列4	系列5	系列6
							Fe/%	0.000	0.005	0.010	0.025	0.050	0.100
Cr/%	0.000	0.005	0.010	0.025	0.050	0.100
							Ni/%	0.000	0.005	0.010	0.025	0.050	0.100
Mn/%	0.000	0.005	0.010	0.025	0.050	0.100
							Cu/%	0.000	0.005	0.010	0.025	0.050	0.100
Mg/%	0.000	0.005	0.010	0.050	0.100	0.500
							Al/%	0.000	0.005	0.010	0.050	0.100	0.500

将标准溶液引入到电感耦合等离子体发射（Inductively coupled plasmaemission，ICP）光谱仪中，测定各标准溶液中杂质的光强度。以标准溶液中杂质的含量为横坐标，以ICP光谱仪测定的杂质的光强度为纵坐标，作标准工作曲线。本发明的优选实施例采用的ICP光谱仪的型号为Optima 5300DV。各杂质元素的分析波长如表2所示。

表2 杂质元素的分析波长

元素	波长（nm）	元素	波长（nm）
				Ni	221.647	Fe	238.240
Mn	260.569	Cr	267.716
				Mg	279.553	Cu	324.754
Al	396.152

步骤S211：计算待测溶液中各杂质的含量。

将待测溶液引入ICP光谱仪中，测定待测溶液中各杂质的光强度。根据光强度在标准工作曲线中得到对应的各杂质的含量。

步骤S3：计算钙纯度。

根据得到的各杂质含量计算钙纯度，钙纯度=100-(w_Ni+w_Mn+w_Cr+w_Mg+w_C _u+w_Al+w_Fe)，式中：w_Ni为钙中杂质镍的质量百分含量，w_Mn为钙中杂质锰的质量百分含量，w_Cr为钙中杂质铬的质量百分含量，w_Mg为钙中杂质镁的质量百分含量，w_Cu为钙中杂质铜的质量百分含量，w_Al为钙中杂质铝的质量百分含量，w_Fe为钙中杂质铁的质量百分含量。各元素的允许差如表3所示。

表3 各元素的允许差

选取了六根高钙线进行测定。在同一根高钙线上间隔一定距离分别取两点、四点、六点进行测定。测定结果如表4所示。从表4可以看出所得到的测定结果基本一致，且高钙线的钙纯度均不小于99.9%。这样的高钙线是符合要求的样品，说明利用本方法所得到的测定数据准确可靠。

表4 高钙线钙纯度的测定结果

步骤S3：测定高钙线的芯粉的单位长度的填充质量。

为了减小测量误差，提高测量的准确性，本发明的优选的实施例中在同一根高钙线上连续取12段样品测定每段样品的芯粉的单位长度的填充质量，取其平均值为最终测定所得样品中芯粉的单位长度的填充质量。

具体步骤如下：

步骤S301：称量用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样的质量m₀和长度l。

将截取好的样品于电子称上称重，并用皮尺准确测量长度，记录包芯线总重m₀及长度l。

步骤S302：将用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样置于水中，使钙线中的钙与水完全发生化学反应，生成氢氧化钙和氢气。

如果样品不好反应，可将样品分段后浸入水中。若样品反应后，铁皮内壁粘有白色氢氧化钠，可用稀盐酸浸泡片刻，再用水冲洗。

步骤S303：取出铁皮，擦干铁皮后称量铁皮的质量m₁。

本发明的实施例中最好用洁净的滤纸擦干铁皮。

步骤S304：采用

得到芯粉的单位长度的填充质量m。其中：m₀为样品总重量(g)；m₁为除去芯粉后铁皮重量(g)；l为样品长度(m)。测定结果如表5所示。

表5 芯粉的单位长度的填充质量

通过对数据段分析，得到结论：取整体平均值、取奇数段平均值、取偶数段平均值，三者所得结果基本一致，都可以达到分析要求。因此为在生产中降低工作强度，建议为每隔0.2米取一段0.2米长的试样做为分析样品，共取至少5段，所得结果的平均值做为最终的分析结果。

Claims

1.一种高钙线取制样及测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

用切管器从高钙线中取样，得到用于测定钙纯度的待测试样和用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样；

测定高钙线的钙纯度，包括：用电感耦合等离子体发射光谱仪测定所述用于测定钙纯度的待测试样的杂质的含量；得到所述用于测定钙纯度的待测试样的钙纯度，钙纯度=100-w，其中w为钙中杂质的百分含量；

测定高钙线的芯粉的单位长度的填充质量，包括：称量所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样的质量m₀和长度l；将所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样置于水中，使钙线中的钙完全反应；取出铁皮，擦干所述铁皮后称量所述铁皮的质量m₁；采用

得到芯粉的单位长度的填充质量m。

2.如权利要求1所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于，所述用切管器从高钙线中取样包括：

将桌虎钳固定在工作台上；

将所述高钙线置于所述桌虎钳的卡口处，所述高钙线露出所述卡口的外端8公分；

将切管器卡在所述高钙线的前端进行切割，得到环形切割段，所述环形切割段作为所述用于测定芯粉的单位长度的填充质量的待测试样。

3.如权利要求2所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于，所述得到用于测定钙纯度的待测试样包括：

用钢锯沿所述环形切割段的轴线方向进行切割；

用斜口钳、一字螺丝刀将所述环形切割段的铁皮剥离；

用胡桃钳、一字螺丝刀取得适量的芯粉样品，放入洁净干燥的容器内；

用磁铁去除所述芯粉样品内的铁质粉末，并去除其他杂质，得到所述用于测定钙纯度的待测试样。

4.如权利要求3所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于：所述环形切割段的宽度为3-4mm，切割厚度为铁皮厚度。

5.如权利要求4所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于：所述环形切割段的长度为20cm。

6.如权利要求5所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于，所述用电感耦合等离子体发射光谱仪测定所述用于测定钙纯度的待测试样的杂质的含量包括：

称取一定量的所述用于测定钙纯度的待测试样，用酸溶解得到待测溶液；

制备标准溶液，确定标准工作曲线；

将所述待测溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，根据所述标准工作曲线测定所述杂质的含量。

7.如权利要求6所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于，所述制备标准溶液包括：取六份10ml钙标准溶液于100ml容量瓶中，加入杂质标准溶液，用水稀释至刻度，杂质的质量百分含量依次为0、0.005、0.010、0.025、0.050、0.1，钙标准溶液的浓度为10mg/ml。

8.如权利要求7所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于，所述待测试样中的杂质包括：铬、镍、铜、锰、镁、铁和铝。

9.如权利要求8所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于：铬标准溶液的浓度为100μg/ml，镍标准溶液的浓度为100μg/ml，铜标准溶液的浓度为100μg/ml，锰标准溶液的浓度为100μg/ml，镁标准溶液的浓度为100μg/ml，铁标准溶液的浓度为100μg/ml，铝标准溶液的浓度为100μg/ml。

10.如权利要求9所述的高钙线取制样及测定方法，其特征在于：钙纯度=100-(w_Cr+w_Ni+w_Cu+w_Mn+w_Mg+w_Fe+w_Al)，其中w_Ni为钙中杂质镍的质量百分含量，w_Mn为钙中杂质锰的质量百分含量，w_Cr为钙中杂质铬的质量百分含量，w_Mg为钙中杂质镁的质量百分含量，w_Cu为钙中杂质铜的质量百分含量，w_Al为钙中杂质铝的质量百分含量，w_Fe为钙中杂质铁的质量百分含量。