一种帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法与流程

本发明涉及钢铁分析，具体涉及一种帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法。

背景技术：

1、帘线钢夹杂物含量长期居高不下，通过盘条超标夹杂物分析发现，超标夹杂物类型主要是sio2-cao-al2o3类，其中al2o3组分含量仅5%左右，使得夹杂物偏离sio2-cao-al2o3类夹杂低熔点区；若能将al2o3含量提高到15-20%，可使sio2-cao-al2o3夹杂物低熔点降低，帘线钢变形性显著改善。若要提高钢水中夹杂物的al2o3含量，则需要控制钢水中酸溶铝含量；研究认为酸溶铝含量控制在3-6ppm，可将帘线钢中sio2-cao-al2o3类夹杂物中的al2o3组分含量提高到15-20%。为了精准控制帘线钢夹杂物组分，需对酸溶铝进行精准检测。

2、铝在钢中主要以金属固溶体形式存在，少部分以氧化铝和氮化铝形式存在；金属铝、氮化铝及硫化铝一般能溶于酸中，称为酸溶铝，它在一定范围内有利于细化晶粒，提高钢的使用性能。而氧化铝及尖晶石常不溶于酸中，称为酸不溶铝；酸不溶铝降低钢的纯洁度，进而导致钢的物理性能和机械性能降低。

3、国内外针对酸溶铝的分析主要采用电感耦合等离子体原子发射光谱法、火花源原子发射光谱法及湿法手工。其中，电感耦合等离子体原子发射光谱法现有国家标准gb/t20125-2006《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》酸溶铝分析范围为0.004~0.10%，基于引入背景干扰和酸效应问题导致其重复性r≥0.0007%，再现性r≥0.0023%，完全无法用于帘线钢中酸溶铝分析。gb/t 223.81-2007《钢铁及合金总铝和总硼含量的测定微波消解-电感耦合等离子体质谱法》其总铝分析测定范围为0.0005%~0.10%，适用于总铝测定；该方法由于称样量（0.1g）较低，只能用于电感耦合等离子体质谱仪，针对高碳帘线钢增加称样量微波消解的话会导致碳化物细化，分析时易堵塞进样管，导致分析数据不稳定或错误的问题，并且由于电感耦合等离子体质谱仪的价格昂贵及实验整个流程要求之高，大部分实验室没有配置或较难实现。而目前其它可见国内国际文献关于酸溶铝检测也没有针对含量≤0.0010%的报道。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法，可用于帘线钢中含量为0.0002%~0.04%酸溶铝的检测，解决钢铁中超低酸溶铝无分析方法的问题，具有准确度高、分析成本低及无环境污染等特点，利于推广应用。

2、为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

3、第一方面，提出一种帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法，包括如下步骤：

4、1）对帘线钢乒乓样进行退火处理，并在试样冷却后去除表面氧化层，获得预处理试样；

5、2）对预处理试样进行钻屑，取屑样于无水乙醇中清洗晾干后作为测试样；

6、3）称取测试样，先采用稀硝酸溶解测试样至反应平稳后再加入稀盐酸在加热条件下溶解测试样，随后在溶样过程中间歇加入去离子水，直至测试样完全溶解，获得反应液；

7、4）采用中速定量滤纸对反应液进行热过滤，以及采用对滤纸加酸洗方式，定容获得溶解有测试样中全部酸溶铝的待测溶液；

8、5）以纯铝和盐酸作为反应物配制浓度为100µg/ml的铝标准溶液；以高纯铁为参照组分，采用与测试样相同的溶解步骤获得铁溶液；其中，纯铝中铝的质量分数不低于99.99%，高纯铁中铁的质量分数不低于99.98%；

9、6）以铁溶液为空白溶液，通过添加不同体积的铝标准溶液，制得不同浓度的酸溶铝标准溶液；其中，任一酸溶铝标准溶液中添加的铝标准溶液的体积不超过2.00ml；

10、7）采用电感耦合等离子体发射光谱仪，在设定分析参数下对酸溶铝标准溶液进行分析，获得酸溶铝校准曲线；其中，酸溶铝校准曲线的相关系数不低于0.9999；

11、8）根据酸溶铝校准曲线，测定待测溶液中酸溶铝含量。

12、进一步的，所述步骤7）中设定分析参数为：射频功率1150w、雾化器流量0.50l/min、压力2.10~2.30bar、辅助气流量0.50l/min、冷却气流量12.5 l/min、分析泵速45rpm，分析谱线396.152nm，左背景扣除点396.13nm，右背景扣除点396.17nm。

13、进一步的，所述分析方法在分析谱线396.152nm下对酸溶铝含量的检测下限为0.00015%。

14、进一步的，所述步骤3）的具体过程为：

15、称取测试样于钢铁量瓶中，先向其中加入稀硝酸反应3~5min后再加入稀盐酸混匀，在200℃~300℃加热条件下溶解测试样；当反应液液面冒气泡时第一次加入去离子水，继续加热至反应液液面冒气泡时第二次加入去离子水，继续加热至反应液液面冒气泡时第三次加入去离子水，最后加热至反应液液面冒气泡、测试样完全溶解后冷却获得反应液。

16、进一步的，所述步骤1）中退火处理的过程为：将帘线钢乒乓样于800℃~950℃的加热炉中加热2h~4h。

17、进一步的，所述步骤1）中去除表面氧化层的厚度不低于1mm。

18、进一步的，所述步骤3）中稀硝酸由硝酸与去离子水按照体积比1:1配置而成，稀盐酸由盐酸与去离子水按照体积比1:1配置而成，并且硝酸和盐酸均选自优级纯及以上纯度的试剂。

19、进一步的，所述去离子水的电阻率不低于18mω·cm。

20、进一步的，所述分析方法用于酸溶铝质量分数测定的测试样质量不少于2.0g，用于重复性试验的测试样的总质量不少于6.0g。

21、进一步的，所述分析方法测定的帘线钢中酸溶铝的含量为0.0002%~0.04%

22、由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：

23、本发明公开的帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法，包括如下步骤：1）对帘线钢乒乓样进行退火处理，并在试样冷却后去除表面氧化层，获得预处理试样；2）对预处理试样进行钻屑，取屑样于无水乙醇中清洗晾干后作为测试样；3）称取测试样，先采用稀硝酸溶解测试样至反应平稳后再加入稀盐酸在加热条件下溶解测试样，随后在溶样过程中间歇加入去离子水，直至测试样完全溶解，获得反应液；4）采用中速定量滤纸对反应液进行热过滤，以及采用对滤纸加酸洗方式，定容获得溶解有测试样中全部酸溶铝的待测溶液；5）以纯铝和盐酸作为反应物配制浓度为100µg/ml的铝标准溶液；以高纯铁为参照组分，采用与测试样相同的溶解步骤获得铁溶液；6）以铁溶液为空白溶液，通过添加不同体积的铝标准溶液，制得不同浓度的酸溶铝标准溶液；7）采用电感耦合等离子体发射光谱仪，在设定分析参数下对酸溶铝标准溶液进行分析，获得酸溶铝校准曲线；8）根据酸溶铝校准曲线，测定待测溶液中酸溶铝含量。本发明针对提出一种钢铁中超低酸溶铝分析方法，不仅具有准确度高、分析成本低，且具有无环境污染、能够推广应用的特点。

24、此外，本发明公开的帘线钢乒乓样中超低酸溶铝分析方法的有益效果还在于：

25、1）帘线钢为高碳钢，其所取乒乓样往往伴有缩孔、空心等物理缺陷，导致其存在一定偏析现象；加上为高碳钢，硬度较高，在钻屑过程中钻头易断裂或损耗较快；通过对帘线钢乒乓样进行适当退火处理，能够细化结晶组织，消除组织不均匀性，使试样分析结果更具有代表性；同时降低试样硬度，提高塑性，减少钻头的磨损和其磨损可能引入的污染，进一步提高分析试样的均匀和代表性；退火处理后试样采用铣床去除表面氧化层，防止采用砂带或砂纸去除氧化层可能引入的表面污染。

26、2）通过采用稀硝酸溶解试样至反应平稳后再加入稀盐酸溶样，以及溶样过程中间歇加入去离子水的方式细化试样中碳化物，防止过滤过程中产生包杂现象；同时采用中速定量滤纸热过滤加酸洗方式进一步减少可能产生的包杂，提高超低酸溶铝含量检测结果稳定性及准确性。

27、3）酸溶铝校准曲线的空白溶液采用高纯铁精准模拟帘线钢中基体铁含量，以高纯铁打底与试样处理方式一致的空白溶液作为零标准减弱了曲线与试样基体少量差别带来的影响，进一步提高超低酸溶铝检测精密度。

28、4）选择396.152nm分析谱线，该谱线在本发明公开的分析方法下具有最佳的检出下限0.00015%及稳定性，完全适用于帘线钢中超低酸溶铝检测。

29、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

30、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。