脫氧劑碳化硅含量的分析方法

摘 要：脫氧劑用于煉鋼的脫氧過程中，以達(dá)到提高鋼的質(zhì)量的目的。碳化硅類脫氧劑目前主要應(yīng)用于煉鋼的脫氧過程中。但是脫氧劑中雜質(zhì)較多，碳化硅含量測(cè)量較為困難。本文主要對(duì)幾種目前廣泛使用的碳化硅類脫氧劑中碳化硅的分析方法進(jìn)行比較。討論了根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定碳化硅含量法、紅外吸收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量法和焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量法。

關(guān)鍵詞：碳化硅；化學(xué)分析；脫氧劑

0 前言

隨著煉鋼技術(shù)水平的快速發(fā)展，對(duì)脫氧和保溫等技術(shù)的要求也在不斷提高。脫氧劑目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉鋼的脫氧過程中以達(dá)到提高鋼的質(zhì)量的目的。目前被廣泛使用的脫氧劑為碳化硅類脫氧劑，主要含量包括碳化硅、焦炭、鋁、氧化鎂和石墨等。但是由于碳化硅類脫氧劑的熔點(diǎn)達(dá)到兩千七百攝氏度，總的含碳量達(dá)到百分之六十，熔點(diǎn)和含碳量以及雜質(zhì)都較高，使得對(duì)脫氧劑中碳化硅含量的測(cè)定較為困難。因此，有必要對(duì)脫氧劑中碳化硅含量的分析方法進(jìn)行比較和討論。

1 碳化硅在轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫氧的作用

碳化硅，分子式為SiC，密度是3.20克每立方米，分子量40.07，是人工合成的化合物。目前已經(jīng)取代傳統(tǒng)的硅粉成為新型脫氧劑。在轉(zhuǎn)爐煉鋼中加入含碳化硅的脫氧劑，可以將脫除鋼水中的氧，并同時(shí)增加碳和硅的含量。

2 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量

目前，應(yīng)用于脫氧劑碳化硅含量分析的方法有很多，包括根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定、國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16555-2008規(guī)定、紅外吸收法測(cè)定、焦硫酸鉀回收法等。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定的方法，分析脫氧劑中碳化硅含量可以通過加熱HNO3-H2SO4-HF酸液體系，使其將二氧化硅、游離的硅揮發(fā)，并對(duì)雜質(zhì)分離，最后通過灼燒稱重求得碳化硅的含量。但是此種方法會(huì)因?qū)袖X雜質(zhì)的樣品分離不徹底而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16555-2008規(guī)定的方法，分別使用堿吸收重量以測(cè)定總含碳量，然后扣除游離的碳，最后根據(jù)含碳量轉(zhuǎn)換計(jì)算脫氧劑中碳化硅的含量。但此種方法由于在分析游離的碳時(shí)，只采用溫度較低的痛氧燃燒，使得測(cè)量游離的碳含量結(jié)果偏低，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)換計(jì)算的碳化硅含量結(jié)果偏高。

3 紅外吸收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量

紅外吸收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量的方法利用馬沸爐，使其溫度達(dá)到950攝氏度，開啟爐門使其完全燃燒。通過研究發(fā)現(xiàn)，完全燃燒的時(shí)間控制在45至60分鐘之間為最合適時(shí)間，可以使得石墨碳和焦炭在燃燒中完全揮發(fā)，同時(shí)能夠保留完整的碳化硅。在高溫的環(huán)境下，去除石墨碳和焦炭，然后使用紅外吸收儀器先測(cè)定總的含碳量，然后測(cè)定殘留的含碳量。通過總的含碳量和殘留的含碳量計(jì)算出游離的含碳量，轉(zhuǎn)換計(jì)算碳化硅含量。其中具體公式為：w（SiC）（%）=殘?jiān)刑?（1-灼燒減少量）*3.3384，其中3.3384為將碳換算成碳化硅的系數(shù)。這一測(cè)定方法主要有三個(gè)難點(diǎn)。

（1）馬沸爐要開啟爐門，使其通氧達(dá)到石墨碳和焦炭的完全燃燒。

（2）碳化硅由于具有高熔點(diǎn)的特性，需要使用有效的溶樣方法。 （3）當(dāng)含碳量超過百分之十以后，在測(cè)定時(shí)需要選擇良好的線性范圍。

紅外吸收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量通過借鑒國家標(biāo)準(zhǔn)，采用紅外吸收測(cè)定脫氧劑中碳的殘留量，轉(zhuǎn)換計(jì)算碳化硅含量的方法。紅外吸收測(cè)定法與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定相比可以有效的減少鐵、鋁等雜質(zhì)對(duì)測(cè)量分析的干擾。紅外吸收測(cè)定法與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16555-2008規(guī)定相比可以有效減少游離的碳含量的干擾。紅外吸收測(cè)定法由于其簡(jiǎn)便、實(shí)用和消除鋁、鐵以及游離的碳的干擾性強(qiáng)，在脫氧劑中碳化硅含量的測(cè)定中有廣泛的應(yīng)用。

4 焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量

焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量是以國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定為基礎(chǔ)的，通過處理HNO3-H2SO4-HF酸液體系無法處理的雜質(zhì)，使得碳化硅含量趨于準(zhǔn)確的方法。焦硫酸鉀回收法具體步驟開始與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定類似，在最后通過加入焦硫酸鉀，利用焦硫酸鉀的氧化作用，將碳化硅分解成為二氧化硅進(jìn)入溶液。然后通過鉬蘭比色法將二氧化硅測(cè)定出來。最后通過轉(zhuǎn)換計(jì)算，得出碳化硅的含量。焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3045-2003規(guī)定相比，多了加入焦硫酸鉀及之后的步驟。這一步驟可以有效減少加熱HNO3-H2SO4-HF酸液體系無法處理的鋁、鐵等雜質(zhì)，進(jìn)而更加準(zhǔn)確的測(cè)量脫氧劑中碳化硅的含量。

5 結(jié)論

本文通過討論不同的脫氧劑中碳化硅含量的分析方法，對(duì)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定碳化硅含量法、紅外吸收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量法和焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量法進(jìn)行討論和比較。發(fā)現(xiàn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定碳化硅含量法在測(cè)量碳化硅含量中結(jié)果偏高；紅外吸收測(cè)定法由于其簡(jiǎn)便、實(shí)用和消除鋁、鐵以及游離的碳的干擾性強(qiáng)，得到了廣泛的應(yīng)用；焦硫酸鉀回收法測(cè)定脫氧劑中碳化硅含量法適用于碳化硅含量較少的測(cè)量，并通過焦硫酸鉀減少了雜質(zhì)對(duì)測(cè)量的影響，完善了國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定碳化硅含量法。

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作者簡(jiǎn)介：韓鵬（1984-），男，河北邯鄲人，本科，助理工程師，主要從事：鋼鐵原材料化學(xué)性質(zhì)分析工作。