CN109085192A - 一种生铁中硅元素的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生铁中硅元素的检测方法。该检测方法包括：将生铁钻成铁屑，向铁屑中加入硝酸进行氧化得到产物A；将产物A加入到中频炉中进行高温熔炼得到样品产物B；将样品产物B的表面进行研磨铣削，保证产物B的表面与制作标准曲线的标准样品表面基准一致，得到待检测生铁样品；利用NiFeCo‑FP软件校准X射线荧光光谱仪的工作曲线；利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测。该方法制样快速均匀、检测分析精密度和准确度高。

Description

一种生铁中硅元素的检测方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种生铁中硅元素的检测方法。
背景技术
传统上采用湿法的化学分析方法分析生铁的化学成分，根据不同的化学反应原理分别测定其中不同元素的含量。随着仪器制造技术和分析软件的发展，原子吸收分光光度计、X射线荧光光谱仪、光电直读光谱仪、ICP发射光谱仪等分析仪器在生铁的分析中应用得越来越广。在这些仪器分析方法中，除光电直读光谱分析只适用于块状生铁外，其他几种仪器分析方法都可用于粉状生铁的分析。而其中波长色散X射线荧光光谱法，由于样品处理相对简单，不需要使用酸、碱等危险化学试剂，能同时测定多种成分，方法的精密度、准确性较好，越来越为广大分析工作者接受。
目前，采用X射线荧光光谱法分析金属钻屑，粉末压片是主要的制样手段。但是压片法存在着严重的颗粒效应，同时可能带来样品的污染。该方法是将生铁粉末和粘结试剂按一定比例混匀后制作粉末压片，再放入X荧光光谱仪进行检测，这种方法需要使用粘结试剂如甲基纤维素等，试样和粘结剂都需要准确称量并充分混合均匀，这样比较麻烦和耽误时间，而且一旦混合不均匀会严重影响分析的精密度和结果的准确性。
采用生铁在进行高炉冶炼过程中，铁水中的硅含量是评价高炉冶炼技术水平的重要指标之一，低硅含量的铁水冶炼既可降低燃料比和提高高炉利用系数，也可减少炼钢溶剂的消耗，缩短炼钢冶炼的时间，降低工序能耗，因此，检测生铁中硅元素的含量可以用于评价生铁的品质，而常规的湿法分析、X荧光光谱法等操作步骤繁琐、检测时间较长、分析成本高、检测精度准确性差，因此，亟待提供一种简便精确的检测生铁中硅元素的方法。
发明内容
基于上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种生铁中硅元素的检测方法，其是采用中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术，该方法制样快速均匀、检测分析精密度和准确度高。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一方面，本发明提供一种生铁中硅元素的检测方法，包括以下步骤：
步骤一，将生铁钻成铁屑，向铁屑中加入硝酸进行氧化得到产物A；
步骤二，将产物A加入到中频炉中进行高温熔炼得到样品产物B；
步骤三，将样品产物B的表面进行研磨铣削，保证产物B的表面与制作标准曲线的标准样品表面基准一致，得到待检测生铁样品；
步骤四，利用NiFeCo-FP软件校准X射线荧光光谱仪的工作曲线；
步骤五，利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测。
本发明进行中频熔融所采用的中频炉为无芯中频感应炉GW-10。
上述的方法中，优选地，在步骤一中，所述铁屑的用量和所述硝酸的用量比为1g：(20mL-25mL)。
上述的方法中，优选地，在步骤二中，高温熔炼的温度为1500-1800℃；熔炼时间为15-25min。
上述的方法中，优选地，在步骤二中，所述中频炉中进行高温熔炼的熔剂包括四硼酸锂、偏硼酸锂、双草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种的组合。
上述的方法中，优选地，在步骤三中，样品产物B的表面进行研磨铣削需保证样品表面光滑无气孔且厚度≥6mm；得到的生铁样品进行检测时是以其切断面的表面作为分析面。
上述的方法中，优选地，在步骤四中，利用软件NiFeCo-FP校准X射线荧光光谱仪的工作曲线，包括以下步骤：
设定X射线荧光光谱仪各参数，在软件中手动输入事先测定好的待检测的生铁样品中C、S元素的含量；
测定标准样品的强度，利用基本参数法校准模式(1)进行线性回归，修正检量线，检量线修正完成后建立校对曲线；
C＝D+E.R.M (1)
其中：C为标准样品浓度，D为工作曲线截距，E为工作曲线斜率，R为强度，M为元素基体干扰校正因子计算系数；
将校准曲线通过NiFeCo-FP软件转换到现场实验室后得到工作曲线。
上述的方法中，优选地，所述标准样品包括NiFeCo-FP软件自带的8个标准样品和2个待检测的生铁样品；其中标准样品中硅元素的含量范围为0.17-4.03。
上述的方法中，优选地，所述X射线荧光光谱仪的仪器参数设定为：谱线为KA；管电压为35KV；管电流为130mA；准直器精度为150um；2θ角为100°；晶体为PE002；探测器为Flow。
上述的方法中，优选地，利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测中，硅元素测量时间为10-15s；测量精度0.2％-0.3％；检测范围为0.5-5。
上述的方法中，工作曲线由软件(NiFeCo-FP)自带8个标准样品并添加2个生铁样品(高低点)进行转换，各元素分析线的强度R与含量C相对应绘制而成，其校准曲线系数D为截距，E为斜率。由于生铁样品及标准样品中各元素分析线之间存在互相干扰、选择吸收、选择激发等基体效应的影响，特别是F、Ni、Cr等之间存在典型的吸收-增强效应，严重破坏强度与浓度间的线性关系产生大的分析误差，只有对这些影响因素进行适当的校正后，各元素的工作曲线才能呈现良好的线性关系。
厂家研发的通用校准曲线“NiFeCo-FP”是采用国际多国标准物质包括Ni基、Fe基、Co基等259个标准样品，将可能发生的吸收-增强及基体干扰等系数计算保存在软件中，通过现场测量上述10个标准样品强度，采用基本参数法的校准模式(FP法)转换工作曲线。
上述方法中，在软件中手动输入事先测定好的待检测的生铁样品中C、S元素的含量，主要是由于生铁原料“C”含量(2％-4.3％)、“S”含量(0.04％-0.08％)及XRF检测“C”、“S”分析精度不良等特性，分析时将事先用碳硫分析仪测量的“C”、“S”元素成分输入仪器(XRF不分析“C”、“S”元素成分)，降低“C”、“S”结果对其他分析元素带来的影响量。
另一方面，本发明还提供中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术在生铁中硅元素的检测中的应用。
本发明提供的中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术用于生铁中硅元素的检测能够减少人为干预且能够提高样品均匀性从而是检测结果更具有代表性；采用“NiFeCo-FP”基本参数FP法模式转换工作曲线，具有线性范围宽，曲线延展性好；通过X荧光光谱法测定生铁中的硅元素含量简化了分析步骤，缩短了分析时间及降低了分析成本，检测分析精密度和准确度高，劳动强度低。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例
本实施例提供一种一种生铁中硅元素的检测方法，其包括以下步骤：
步骤一，将生铁钻成铁屑，向铁屑中加入硝酸进行氧化得到产物A，其中，所述铁屑的用量和所述硝酸的用量比为1g：20mL-25mL。
步骤二，将产物A加入到无芯中频感应炉GW-10中，于1500-1800℃下进行高温熔炼，熔剂为四硼酸锂和偏硼酸锂1:1的混合物，高温熔炼得到样品产物B；
步骤三，将样品产物B的表面进行研磨铣削，保证样品表面与制作标准曲线的标准样品表面基准一致，光滑无气孔且厚度≥6mm；，得到待检测生铁样品(进行检测时是以其切断面的表面作为分析面)；
步骤四，利用NiFeCo-FP软件校准X射线荧光光谱仪的工作曲线，具体为：
针对硅元素的测定，设定X射线荧光光谱仪各参数，具体为：谱线为KA；管电压为35KV；管电流为130mA；准直器精度为150um；2θ角为100°；晶体为PE002；探测器为Flow，在软件中手动输入事先测定好的待检测的生铁样品中C、S元素的含量；
测定标准样品的强度，标准样品为NiFeCo-FP软件自带的8个标准样品和2个待检测的生铁样品。所述标准样品中各元素成分的含量范围如表1所示。
表1：
利用基本参数法校准模式(1)进行线性回归，修正检量线，检量线修正完成后建立校对曲线；
C＝D+E.R.M (1)
其中：C为标准样品浓度，D为工作曲线截距，E为工作曲线斜率，R为强度，M为元素基体干扰校正因子计算系数；
将校准曲线转换到现场实验室后得到工作曲线。
基本参数法校准模式(1)中的M为Lo(C)、Lo(R)、Gamma等各元素基体干扰校正因子计算系数，详细计算软件自动计算，这里不做详细说明；修正检量线，检量线修正完成后建立校对曲线，以防止随设备衰减老化、气体更换导致检测强度较大变化时进行强度修正；将校准曲线转换到现场实验室后得到工作曲线后，工作曲线呈现出良好的线性。
步骤五，利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测，其中，硅元素测量时间为10-15s；测量精度0.2％-0.3％；检测范围为0.5-5。经过5次平行试验检测，检测结果如表2所示：
表2：
元素 含量％ 标准偏差％
Si 1.428 0.001
对比实验：
采用本发明的中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术测定生铁中硅元素的含量和传统钻样制样湿法分析法测定生铁中硅元素含量进行对比实验，实验结果如下表3所示：
表3：
综上所述：采用本发明提供的中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术用于生铁中硅元素的检测能够减少人为干预且能够提高样品均匀性从而是检测结果更具有代表性；采用“NiFeCo-FP”基本参数FP法模式转换工作曲线，具有线性范围宽，曲线延展性好；通过X荧光光谱法测定生铁中的硅元素含量简化了分析步骤，缩短了分析时间及降低了分析成本，检测分析精密度和准确度高，劳动强度低。

Claims (10)

1.一种生铁中硅元素的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将生铁钻成铁屑，向铁屑中加入硝酸进行氧化得到产物A；
步骤二，将产物A加入到中频炉中进行高温熔炼得到样品产物B；
步骤三，将样品产物B的表面进行研磨铣削，保证产物B的表面与制作标准曲线的标准样品表面基准一致，得到待检测生铁样品；
步骤四，利用NiFeCo-FP软件校准X射线荧光光谱仪的工作曲线；
步骤五，利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述铁屑的用量和所述硝酸的用量比为1g：(20mL-25mL)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，高温熔炼的温度为1500-1800℃；熔炼时间为15-25min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，所述中频炉中进行高温熔炼的熔剂包括四硼酸锂、偏硼酸锂、双草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，样品产物B的表面进行研磨铣削需保证样品表面光滑无气孔且厚度≥6mm；得到的生铁样品进行检测时是以其切断面的表面作为分析面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤四中，利用软件NiFeCo-FP校准X射线荧光光谱仪的工作曲线，包括以下步骤：
设定X射线荧光光谱仪各参数，在软件中手动输入事先测定好的待检测的生铁样品中C、S元素的含量；
测定标准样品的强度，利用基本参数法校准模式(1)进行线性回归，修正检量线，检量线修正完成后建立校对曲线；
C＝D+E.R.M (1)
其中：C为标准样品浓度，D为工作曲线截距，E为工作曲线斜率，R为强度，M为元素基体干扰校正因子计算系数；
将校准曲线通过NiFeCo-FP软件转换到现场实验室后得到工作曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述标准样品包括NiFeCo-FP软件自带的8个标准样品和2个待检测的生铁样品；其中标准样品中硅元素的含量范围为0.17-4.03。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述X射线荧光光谱仪的仪器参数设定为：谱线为KA；管电压为35KV；管电流为130mA；准直器精度为150um；2θ角为100°；晶体为PE002；探测器为Flow。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用X射线荧光光谱仪对待检测的生铁样品中的硅元素的含量进行检测中，硅元素测量时间为10-15s；测量精度0.2％-0.3％；检测范围为0.5-5。
10.中频熔融法和X荧光光谱法相结合的技术在生铁中硅元素的检测中的应用。
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