陸向東，陳海峰，宋祖峰，付萬云，王忠樂

（1.江蘇永鋼集團有限公司檢測中心，江蘇張家港 215628；2.馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術中心，安徽馬鞍山 243000）

前言

我國熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)主要采用V、Nb、Ti的1 種或組合的微合金化工藝，最常用的是釩氮合金。2018 年11 月1 日熱軋帶肋鋼筋新國標《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2-2018）實施后，為打擊余熱處理鋼筋冒充熱軋鋼筋，規(guī)定了采用金相組織的檢驗判定方法。在此背景下，釩氮合金開始漲價，導致熱軋鋼筋合金成本大幅上升。為緩解成本壓力，有鋼廠對釩氮合金的替代品開展研究，如富氮劑［1］、氮化釩鐵［2］等，取得了一定的效果。

微氮合金是我國新近研發(fā)、應用的鐵合金產(chǎn)品，每年產(chǎn)量約30 萬t，且使用量逐年上升，主要應用于鋼鐵產(chǎn)品、尤其適合熱軋帶肋鋼筋的制造。作為熱軋帶肋鋼筋的合金原料，微氮合金可以部分替代價格昂貴的釩氮合金、硅鐵、硅錳合金等，降低鋼鐵產(chǎn)品的制造成本，經(jīng)濟效益非常顯著［3-6］。

但微氮合金中氮含量的檢測國內(nèi)尚沒有對應的國家標準和行業(yè)標準，嚴重影響著公司采購驗證結(jié)算。該產(chǎn)品的生產(chǎn)、服務和過程控制的有序化及該行業(yè)的發(fā)展，迫切需要制定相應標準方法填補空白。本文對微氮合金中氮含量的檢測開展了研究，建立相應的標準檢驗方法，有利于推動該產(chǎn)品的研發(fā)及推廣應用。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

EMGA-820W 型氧氮分析儀（日本HORIBA公司）。

氨基酸磺酸：光譜純。

氮化錳鐵：氮質(zhì)量分數(shù)為5.63%。

氮化硅鐵：氮質(zhì)量分數(shù)為29.65%。

錫囊：?5 mm×11 mm。

鎳籃：?7 mm×12 mm。

氦氣：純度大于99.99%。

石墨坩堝：石墨質(zhì)量分數(shù)99.995%。

1.2 儀器工作條件

載氣壓力0.4 MPa；動力氣壓力0.4 MPa；脫氣功率7.0 kW；分析功率5.5 kW；積分時間45 s。

1.3 試驗方法

將試樣置于預先升溫至105 ℃±5 ℃的電熱干燥箱中，干燥30 min 后取出，置于干燥器中冷卻至室溫。將錫囊置于電子天平上去皮重后取出，稱取10 mg微氮合金試樣于錫囊中，壓緊擠出囊內(nèi)的空氣，包卷錫囊后塞入鎳籃。將氧氮分析儀的加熱功率調(diào)至5.5 kW，采用上加樣的方式直接將包裹好的試樣置于加樣口進行分析。測量完畢后需檢查試樣的熔融情況，判斷試樣分析的有效性及準確性。儀器顯示的質(zhì)量分數(shù)乘以手動輸入的相應倍數(shù)，即樣品實際質(zhì)量分數(shù)。同時做空白試驗。

1.4 校準曲線的繪制

微氮合金沒有市售的國際和國家標準樣品，試驗采用與樣品基體盡量一致的氮化錳鐵YSBC35641-2016（N 質(zhì)量分數(shù)為5.63%）和氮化硅鐵GBW（E）010401（N 質(zhì)量分數(shù)為29.65%），用最佳分析條件下曲線校準曲線，所得校準曲線的線性良好，線性回歸系數(shù)R=0.9992。微氮合金中氮質(zhì)量分數(shù)（10.00%～28.00%）落在工作曲線范圍（5.63%～29.65%）之內(nèi)，可以保證分析結(jié)果的準確性。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳分析條件的選擇

為了獲得最佳的分析條件，選擇微氮合金試樣（N質(zhì)量分數(shù)為14.00%），對試樣的稱樣量A、助熔劑鎳籃的用量B、熔樣功率C三個因素，分3 個水平進行正交試驗，正交試驗的結(jié)果見表1，對結(jié)果的分析見表2。

表1 正交試驗方案

表2 氮測定數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表2 計算的結(jié)果，最佳方案是第三個試驗方案。此方案調(diào)間隙，氮的釋放峰很完整，沒有異常，故試驗最終選擇的最佳條件為：試樣10 mg、助熔劑錫囊+鎳籃0.5 g、熔樣功率5.5 kW。

2.2 精密度試驗

微氮合金沒有市售的國家和國內(nèi)標準樣品，在最佳試驗條件下，選用微氮合金1#試樣（N質(zhì)量分數(shù)為24.2%）和氮化硅鐵GSB03-2469-2008（N 質(zhì)量分數(shù)為28.2%），進行10 次重復測試，氮的分析結(jié)果見表3。

表3 精密度試驗結(jié)果 %

由表3 可見，該方法對于微氮合金和氮化硅鐵中氮的測定結(jié)果的RSD%分別為0.53%、0.97%，均在2.0%標準要求以下，表明本方法的精密度較好。

2.3 回收率試驗

采用回收率試驗來驗證方法的準確度。選取3個微氮合金試樣和1 個氮化硅鐵標準樣品，試驗中加入適量的氨基酸磺酸進行回收率試驗，結(jié)果見表4。

表4 回收率試驗結(jié)果 %

由表4 可見，4 個樣品氮元素的回收率在98.7%～101.5%之間，平均回收率為100.02%，表明本方法具有較好的準確度。

3 結(jié)論

本文建立了脈沖加熱惰氣熔融-熱導法測定微氮合金中氮含量的檢測方法，本方法準確可靠、簡便快速，能夠滿足常規(guī)生產(chǎn)檢驗的分析需求。