丁玉獻(xiàn)，張慶峰

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 濟(jì)南271104）

1 前言

在鋼鐵冶煉過程中，錳硅、錳鐵合金通常是用作脫硫劑、脫氧劑和合金添加劑，是煉鋼生產(chǎn)的主要原料之一，也是用量最多的鐵合金［1］。合金中元素含量的測試結(jié)果直接對公司效益有著重大的影響。此外，化學(xué)成分的測試結(jié)果還是煉鋼工藝調(diào)整的重要依據(jù)，通過對合金中各元素含量的測算及監(jiān)控保證著鋼水質(zhì)量，進(jìn)而保證鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量。

目前，錳硅、錳鐵合金化學(xué)成分的測定方法采用GB/T 5686.1、GB/T 5686.2及GB/T 5686.4國標(biāo)法。濕法化學(xué)法雖符合標(biāo)準(zhǔn)，但操作繁瑣，上手難度較大，人為因素多，費(fèi)時費(fèi)力，化驗勞動強(qiáng)度大。為了降低測試勞動強(qiáng)度，提高檢化驗效率，探索出無需掛壁，無需預(yù)熔，樣品進(jìn)入熔融儀中直接低溫氧化，通過設(shè)定多個溫度區(qū)間實現(xiàn)樣品從氧化到熔融、澆鑄、成型、冷卻的完全自動化，利用波長色散X射線熒光儀測得穩(wěn)定的硅、錳、磷元素含量。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

無水四硼酸鋰，分析純；三氧化二硼，分析純；過氧化鋇，分析純，粉末狀；一水合氫氧化鋰，分析純；溴化鋰溶液（50%LiBr），分析純，稱取100 g溴化鋰溶解于100 mL水中；鉑金坩堝及模具，95%Pt+5%Au；加拿大培安X-600全自動熔融儀；日本理學(xué)M12型X熒光儀。

2.2 玻璃熔片的制備方法

稱取4.0000 g無水四硼酸鋰，1.0000 g三氧化二硼，充分混勻后平鋪于鉑金坩堝底部，并滴加5滴溴化鋰溶液。稱取0.2000 g試樣，1.0000 g過氧化鋇，2.0000 g一水合氫氧化鋰，轉(zhuǎn)移至瓷坩堝中并混勻，定量轉(zhuǎn)移至預(yù)先鋪底好的鉑金坩堝中攤平。再稱取2.5000 g無水四硼酸鋰轉(zhuǎn)移至鉑金坩堝中并覆蓋在試樣上層。將鉑金坩堝和模具置于全自動熔融儀中進(jìn)行熔融，全自動熔融儀工作程序見表1。

表1 全自動熔融儀工作曲線設(shè)定

2.3 X熒光儀測量條件

所采用的X熒光儀一般性測量條件見表2。

表2 X熒光儀測量條件

2.4 工作曲線的制備

建立工作曲線時，選擇至少6個能夠全面覆蓋分析試樣含量范圍的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照玻璃熔片的制備方法制得標(biāo)準(zhǔn)樣品，在熒光儀中選擇合適的測量條件，輸入標(biāo)準(zhǔn)樣品含量并測量熒光強(qiáng)度值，以標(biāo)準(zhǔn)樣品含量為橫坐標(biāo)，X熒光凈強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。

2.5 實驗結(jié)果與討論

（1）玻璃熔片法的難點和核心問題就在于如何將鐵合金中的單質(zhì)分子打開，形成穩(wěn)定的熔融物。為此，對市面上常用的多種氧化劑進(jìn)行甄別、考究，花費(fèi)大量時間來研究其化學(xué)性質(zhì)和組合方案，結(jié)合大量實驗，發(fā)現(xiàn)碳酸鋰在熔融過程中會產(chǎn)生氣泡，從而導(dǎo)致樣品不均勻，而一水氫氧化鋰由于其已帶有結(jié)合水，試劑本身十分穩(wěn)定，不會因吸潮導(dǎo)致試驗偏差。相較于硝酸鉀而言，過氧化鋇在混勻階段更易將試樣包裹，其氧化效果更為理想。

（2）玻璃熔片法的另一個關(guān)鍵問題是如何解決樣品腐蝕坩堝的難題。目前常用的坩堝保護(hù)方案有鋪蓋法、預(yù)熔法、掛壁法和濕法處理。除第一個方法外，其他3種方法操作十分繁瑣，故選擇了鋪蓋法進(jìn)行重點攻關(guān)。經(jīng)上百次試驗，未發(fā)生坩堝腐蝕現(xiàn)象。

（3）為更快更好的取得數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)一步探究了方法原理，通過改變步驟2、3、4中溫度及升溫速度的參數(shù)（見表3），分別制取玻璃熔片并取得測試結(jié)果如4所示。通過對表4數(shù)據(jù)分析，從而確定了參數(shù)1為最佳熔融時間。

表3 熔融儀參數(shù)條件

表4 測試結(jié)果比對（n=6）%

（4）選取一個標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照上述方法制得6個熔片進(jìn)行精密度試驗，Si、Mn、P的精密度較好，RSD均＜2.0%，其結(jié)果如表5所示。

表5 精密度測試數(shù)據(jù) %

（5）選取了一個標(biāo)準(zhǔn)樣品（樣品編號11-130），按照上述方法進(jìn)行準(zhǔn)確度測試，測試結(jié)果良好，數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 準(zhǔn)確度測試數(shù)據(jù) %

3 結(jié) 論

由以上實驗數(shù)據(jù)可以看出，利用波長色散X射線熒光光譜法測定錳硅、錳鐵合金中主次量元素，在測試結(jié)果的精密度及準(zhǔn)確度上都取得了滿意的結(jié)果，此外，在分析速度上也有著巨大的提高，無論從分析精度還是分析效率上均滿足冶金企業(yè)大規(guī)模批量分析的要求。