CN115753294A - 一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，包括：将样品装入镍囊中，用干净的镊子将镍囊挤扁，赶压出空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，测定出样品中的毛氮含量；测定镍囊及石墨坩埚中的氮含量作为空白值；校准氧氮分析仪：测定合成标样的毛氮含量，从合成标样的毛氮含量中减去空白值得到净氮含量；然后氧氮分析仪中的氮含量计算模型将合成标样的配制已知的氮含量与净氮含量进行比对，然后以合成标样的配制已知的氮含量作为标准对净氮含量的计算模型进行校准；校准后，正常测定试样；合成标样与低氮增碳剂的材料相近，解决了无标准样品进行校准和验证的技术难题；采用单一镍囊封装粉状样品，达到良好的助熔效果，氮能够充分释放。

Description

一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金化验技术领域，尤其是涉及一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法。

背景技术

增碳剂是炼钢生产的一种重要炉辅料，为避免钢材产品产生气孔缺陷和影响产品质量，增碳剂对氮含量指标有明确的要求。随着对优质碳素钢和高纯净钢产品质量要求的提高，对于增碳剂中氮含量的指标日益重视。目前市场上优质的增碳剂都是经过石墨化处理的增碳剂，可以将氮的含量控制在300μg/g以下甚至更低的水平，称之为低氮增碳剂，较常规增碳剂氮含量低1～2个数量级。

低氮增碳剂的测定目前还没有简便成熟的检测方法及标准。氮含量的测定一般采用蒸馏-中和滴定法和惰性气体保护熔融热导法。蒸馏-中和滴定法多用于常量分析，测定过程较为繁琐。惰性气体熔融热导法可适用于低氮含量的测定，但由于增碳剂属于熔点较高的非金属物质，测定中影响氮的释放，同时缺少同类标准物质用于对仪器的校准，因此该方法的实际应用还存在较多问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，包括以下依次进行的步骤：

1) 利用氧氮分析仪测定氮含量的操作步骤：

(1.1)在电子天平上放置镍囊，去皮后称取样品，精确到0.0001g，将样品装入镍囊中；

(1.2) 调试检查氧氮分析仪：预热稳定氧氮分析仪，氧氮分析仪稳定后检查气密性，然后建立或选择分析程序并设定分析参数；

(1.3) 用干净的镊子将装有样品的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，按仪器操作要求进行样品分析，测定出样品中的毛氮含量；

空白试验：用干净的镊子将空的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，测定镍囊及石墨坩埚中的氮含量作为空白值；

制备合成标样：采用含氮的无烟煤标准物质与高纯石墨粉按一定比例混合，然后进一步充分研磨混匀，配制出系列氮含量不同的合成标样；

2) 校准氧氮分析仪：选用步骤1)中制成的合成标样作为校准样品，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定合成标样的毛氮含量，从合成标样的毛氮含量中减去空白值得到净氮含量；

然后将合成标样的配制已知的氮含量输入氧氮分析仪中，氧氮分析仪中的氮含量计算模型将合成标样的配制已知的氮含量与净氮含量进行比对，然后以合成标样的配制已知的氮含量作为标准对净氮含量的计算模型进行校准；

3) 试样测定：称取待测试样，采用经校准后的氧氮分析仪，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定待测样品，从待测样品的毛氮含量中减去空白值，得出待测试样的净氮含量。

优选的，无烟煤标准物质为：氮含量为0.87%的GBW11105、氮含量为1.36%的GBW11107或者氮含量为1.19%的GBW11108；

高纯石墨粉是由石墨坩埚经脱气脱氮处理后研磨至160目制成。

优选的，步骤1)中，配制的合成标样：

1#合成标样中：氮含量是0.0087%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 99；

2#合成标样中：氮含量是0.0174%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

3#合成标样中：氮含量是0.0238%，氮含量为1.19%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

4#合成标样中：氮含量是0.0272%，氮含量为1.36%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49。

本发明的有益技术效果为：

1). 由于无烟煤标准物质中氮含量太高导致不能单独使用无烟煤标准物质，为得到合适的标准样品，采用无烟煤标准物质和脱氮后的石墨坩埚粉制备合成标样，与低氮增碳剂的材料相近，用于校准曲线的建立和验证，解决了无标准样品进行校准和验证的技术难题。

2).采用单一镍囊代替锡囊和镍蓝封装粉状样品，达到良好的助熔效果，氮能够充分释放，避免使用锡囊和镍蓝导致的样品装载体积较大堵塞进样口的问题。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，包括以下依次进行的步骤：

1) 利用氧氮分析仪测定氮含量的操作步骤：

(1.1)在电子天平上放置镍囊，去皮后称取样品，精确到0.0001g，将样品装入镍囊中；

(1.2) 调试检查氧氮分析仪：预热稳定氧氮分析仪，氧氮分析仪稳定后检查气密性，然后建立或选择分析程序并设定分析参数；

(1.3) 用干净的镊子将装有样品的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，按仪器操作要求进行样品分析，测定出样品中的毛氮含量；

空白试验：用干净的镊子将空的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，测定镍囊及石墨坩埚中的氮含量作为空白值；

制备合成标样：采用含氮的无烟煤标准物质与高纯石墨粉按一定比例混合，然后进一步充分研磨混匀，配制出系列氮含量不同的合成标样；

2) 校准氧氮分析仪：选用步骤1)中制成的合成标样作为校准样品，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定合成标样的毛氮含量，从合成标样的毛氮含量中减去空白值得到净氮含量；

然后将合成标样的配制已知的氮含量输入氧氮分析仪中，氧氮分析仪中的氮含量计算模型将合成标样的配制已知的氮含量与净氮含量进行比对，然后以合成标样的配制已知的氮含量作为标准对净氮含量的计算模型进行校准；

3) 试样测定：称取待测试样，采用经校准后的氧氮分析仪，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定待测样品，从待测样品的毛氮含量中减去空白值，得出待测试样的净氮含量。

在本申请的一个实施例中，无烟煤标准物质为：氮含量为0.87%的GBW11105、氮含量为1.36%的GBW11107或者氮含量为1.19%的GBW11108；

高纯石墨粉是由石墨坩埚经脱气脱氮处理后研磨至160目制成。

在本申请的一个实施例中，步骤1)中，配制的合成标样：

1#合成标样中：氮含量是0.0087%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 99；

2#合成标样中：氮含量是0.0174%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

3#合成标样中：氮含量是0.0238%，氮含量为1.19%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

4#合成标样中：氮含量是0.0272%，氮含量为1.36%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49。

本申请中，氧氮分析仪能够在惰性气氛下，通过脉冲加热炉加热燃烧试样，由热释红外检测器IR和热导检测器TCD分别测定各种钢铁、有色金属、稀土和各种新型无机材料中氧、氮的元素含量；测定范围：氧0.1-1000ppm；氮0.1-5000ppm，分析时间：每样3min；仪器具有大功率（8kw）惰性气体保护电极炉，炉温高达3500℃，脱气功能，分析精度O、N均为0.2ppm。

本申请中，镍囊和镍蓝不是一种东西，镍蓝是丝缠成的，无法装粉状样，需要和锡囊配合使用；镍囊可以直接装粉状样。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，包括以下依次进行的步骤：

1) 利用氧氮分析仪测定氮含量的操作步骤：

(1.1)在电子天平上放置镍囊，去皮后称取0.0300g样品，精确到0.0001g，将样品装入镍囊中；

(1.2) 调试检查氧氮分析仪：预热稳定氧氮分析仪，氧氮分析仪稳定后检查气密性，然后建立或选择分析程序并设定分析参数；

(1.3) 用干净的镊子将装有样品的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，按仪器操作要求进行样品分析，测定出样品中的毛氮含量；

空白试验：用干净的镊子将空的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，测定镍囊及石墨坩埚中的氮含量作为空白值，空白值是0.0001%；

制备合成标样：采用含氮的无烟煤标准物质与高纯石墨粉按一定比例混合，然后进一步充分研磨混匀，配制出系列氮含量不同的合成标样；

无烟煤标准物质为：氮含量为0.87%的GBW11105、氮含量为1.36%的GBW11107或者氮含量为1.19%的GBW11108；

高纯石墨粉是由石墨坩埚脱气脱氮处理后研磨至160目制成；

步骤1)中，配制的合成标样：

1#合成标样中：氮含量是0.0087%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 99；

2#合成标样中：氮含量是0.0174%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

3#合成标样中：氮含量是0.0238%，氮含量为1.19%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

4#合成标样中：氮含量是0.0272%，氮含量为1.36%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

2) 校准氧氮分析仪：选用步骤1)中制成的合成标样作为校准样品，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定合成标样的毛氮含量，从合成标样的毛氮含量中减去空白值得到净氮含量；

然后将合成标样的配制已知的氮含量输入氧氮分析仪中，氧氮分析仪中的氮含量计算模型将合成标样的配制已知的氮含量与净氮含量进行比对，然后以合成标样的配制已知的氮含量作为标准对净氮含量的计算模型进行校准；

	氧氮分析仪测定的毛氮含量/%	空白值/%	净氮含量/%	无烟煤标准物质与高纯石墨粉配比得到的氮含量/%
					1#合成标样	0.0093	0.0001	0.0092	0.0087
2#合成标样	0.0177	0.0001	0.0176	0.0174
					3#合成标样	0.0238	0.0001	0.0237	0.0238
4#合成标样	0.0271	0.0001	0.0270	0.0272

3) 试样测定：称取待测试样低氮增碳剂0.0300 g，采用经校准后的氧氮分析仪，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定待测样品，得毛氮含量为0.0202%，从待测样品的毛氮含量中减去空白值0.0001%，得出待测试样中的净氮含量为0.0201%。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，其特征是，包括以下依次进行的步骤：

1) 利用氧氮分析仪测定氮含量的操作步骤：

(1.1)在电子天平上放置镍囊，去皮后称取样品，精确到0.0001g，将样品装入镍囊中；

(1.2) 调试检查氧氮分析仪：预热稳定氧氮分析仪，氧氮分析仪稳定后检查气密性，然后建立或选择分析程序并设定分析参数；

(1.3) 用干净的镊子将装有样品的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，按仪器操作要求进行样品分析，测定出样品中的毛氮含量；

空白试验：用干净的镊子将空的镍囊挤扁，赶压出里面的空气后，将镍囊折成颗粒状放入氧氮分析仪中，测定镍囊及石墨坩埚中的氮含量作为空白值；

制备合成标样：采用含氮的无烟煤标准物质与高纯石墨粉按一定比例混合，然后进一步充分研磨混匀，配制出系列氮含量不同的合成标样；

2) 校准氧氮分析仪：选用步骤1)中制成的合成标样作为校准样品，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定合成标样的毛氮含量，从合成标样的毛氮含量中减去空白值得到净氮含量；

然后将合成标样的配制已知的氮含量输入氧氮分析仪中，氧氮分析仪中的氮含量计算模型将合成标样的配制已知的氮含量与净氮含量进行比对，然后以合成标样的配制已知的氮含量作为标准对净氮含量的计算模型进行校准；

3) 试样测定：称取待测试样，采用经校准后的氧氮分析仪，按(1.1)～(1.3)操作步骤测定待测样品，从待测样品的毛氮含量中减去空白值，得出待测试样的净氮含量。

2.根据权利要求1所述的一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，其特征是，无烟煤标准物质为：氮含量为0.87%的GBW11105、氮含量为1.36%的GBW11107或者氮含量为1.19%的GBW11108；

高纯石墨粉是由石墨坩埚经脱气脱氮处理后研磨至160目制成。

3.根据权利要求2所述的一种低氮增碳剂中氮含量的测定方法，其特征是，步骤1)中，配制的合成标样：

1#合成标样中：氮含量是0.0087%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 99；

2#合成标样中：氮含量是0.0174%，氮含量为0.87%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

3#合成标样中：氮含量是0.0238%，氮含量为1.19%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49；

4#合成标样中：氮含量是0.0272%，氮含量为1.36%的无烟煤标准物质与高纯石墨粉的质量比是1: 49。