專利名稱：超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法及相應(yīng)的超低碳測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼材中碳含量的測(cè)定，尤其涉及一種鋼中碳含量測(cè)定用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和相應(yīng)的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
鋼中超低碳的測(cè)定一般指鋼中小于0. 01%碳的測(cè)定，尤其是指鋼中5_50ppm范圍的碳的測(cè)定。鋼中超低碳的測(cè)定目前普遍、也是主要采用紅外吸收法測(cè)定，儀器的校正采用鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。鋼中碳紅外測(cè)定方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20U6-2006《非合金鋼低碳含量的測(cè)定第二部分感應(yīng)爐(經(jīng)預(yù)加熱)內(nèi)燃燒后紅外吸收法》和GB/T20123-2006《鋼鐵總碳硫含量的測(cè)定高頻感應(yīng)爐燃燒后紅外吸收法(常規(guī)法)》，等效采用相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS015349和 IS015350，是現(xiàn)有鋼中超低碳測(cè)定技術(shù)的代表或載體。GB/T 20126-2006方法標(biāo)準(zhǔn)中，試樣測(cè)定前需在420°C馬福爐預(yù)熱處理5_10min， 故簡(jiǎn)稱預(yù)熱法，測(cè)定范圍0. 0003-0. 010% ；GB/T 20123方法標(biāo)準(zhǔn)中，試樣測(cè)定前無需預(yù)熱處理，故簡(jiǎn)稱常規(guī)法，測(cè)定范圍0. 005-4. 3%。常規(guī)法規(guī)定測(cè)定下限為0.005%主要是考慮試樣表面碳對(duì)鋼中超低碳測(cè)定的干擾，試樣表面碳存在已被紅外吸收分峰法實(shí)驗(yàn)所實(shí)證，試樣表面碳影響超低碳常規(guī)法測(cè)定的準(zhǔn)確度，所以下限只能定為0. 005%。預(yù)熱法消除了表面碳對(duì)鋼中超低碳測(cè)定的干擾，準(zhǔn)確度的得到了提高，但測(cè)定前預(yù)熱5-lOmin的措施，使實(shí)際分析速度受到太大影響?，F(xiàn)實(shí)的矛盾是預(yù)熱法準(zhǔn)確度能滿足超低碳鋼冶煉工藝控制的要求，但速度不滿足；常規(guī)法速度能滿足超低碳鋼冶煉工藝控制的要求，但準(zhǔn)確度不滿足。一般認(rèn)為試樣表面碳是吸附碳，同時(shí)先前的研究未考慮到從塊狀樣品中制取后直接測(cè)定的待測(cè)生產(chǎn)試樣(以下簡(jiǎn)稱待測(cè)生產(chǎn)樣)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)試樣表面碳構(gòu)成不同的現(xiàn)象，待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)必須作相同的預(yù)熱前處理，以致預(yù)熱法的實(shí)際分析速度不能滿足超低碳鋼生產(chǎn)工藝的要求。據(jù)吸附碳的觀點(diǎn)，試樣預(yù)熱一冷卻過程中，表面碳經(jīng)歷了解吸一再吸附過程，可預(yù)期試樣預(yù)熱冷卻處理前后的碳含量測(cè)定值一致。然而，金屬腐蝕理論認(rèn)為鐵在無水環(huán)境中是不會(huì)“生銹”的，鐵在大氣中吸附水形成表面水膜，氧和二氧化碳溶解于試樣表面水膜后與鐵化合；鐵銹的主要成份除氧化鐵外， 還存在少量碳酸鹽。大氣中，試樣表面氧化，伴生著二氧化碳對(duì)試樣的腐蝕過程，從而對(duì)鋼超低碳常規(guī)法測(cè)定產(chǎn)生顯著影響。不同于待測(cè)生產(chǎn)樣，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)試樣在制備、保管及使用過程中較長(zhǎng)時(shí)間暴露于大氣，存在不同程度的表面氧化，其表面碳還含化合碳。顯然用吸附碳的觀點(diǎn)不足以解釋待測(cè)生產(chǎn)試樣與鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表面碳的差異。而且，事實(shí)證明， 從塊狀樣品中制備紅外吸收法測(cè)定用試樣時(shí)，試樣嚴(yán)重過熱氧化時(shí)，常規(guī)法測(cè)定值偏高，由此可見，現(xiàn)有的常規(guī)法測(cè)定方法未能考慮到化合碳的影響，這會(huì)大大影響測(cè)定精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，提供一種超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法及相應(yīng)的超低碳測(cè)定方法。本發(fā)明是一種不含表面化合碳的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備技術(shù)，應(yīng)用本發(fā)明的方法制備的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，進(jìn)行日常鋼中超低碳的測(cè)定，不需要預(yù)熱5-lOmin， 從而使其實(shí)際分析速度滿足生產(chǎn)工藝要求。一種超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，它包括下列步驟
1)根據(jù)超低碳含量范圍的要求，在0.0005-0. 005%含量范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一定的含量梯度， 冶煉、鑄錠或工廠現(xiàn)場(chǎng)取坯，去皮、鍛造成棒樣；
2)車削加工成粒狀或片狀試樣，控制每克顆粒數(shù)在200-600個(gè)，加工過程需要防止過熱、不得研磨試樣；
3)將車制后的試樣鍍鋅或鎳；
4)采用帶內(nèi)蓋的玻璃、塑料瓶封裝或另配密封紙盒外包裝試樣，以確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一般要求的十年保質(zhì)期。所述的超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定相應(yīng)的超低碳含量方法，將待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)共同于420°C預(yù)熱處理10分鐘后，移至干燥器中冷卻至室溫，并在48小時(shí)內(nèi)采用常規(guī)法測(cè)定其碳含量。本發(fā)明將影響鋼中超低碳紅外吸收常規(guī)法測(cè)定的試樣表面碳進(jìn)一步分為吸附碳和化合碳。從塊狀樣品制取后直接測(cè)定的待測(cè)生產(chǎn)試樣表面吸附碳；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表面除含吸附碳外，還含化合碳。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和待測(cè)生產(chǎn)樣均含少量相等的吸附碳，影響鋼中超低碳測(cè)定的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)變化的化合碳。雖然試樣表面氧化對(duì)鋼中超低碳測(cè)定的影響遠(yuǎn)無對(duì)鋼中氧測(cè)定的影響敏感，但仍嚴(yán)重影響鋼中超低碳的常規(guī)法測(cè)定。類似于鋼中氧的測(cè)定，從塊狀樣品制取后直接測(cè)定的生產(chǎn)樣，可以認(rèn)為其表面不存在化合碳，從而可以改善常規(guī)法，使其適合鋼中超低碳的測(cè)定。本發(fā)明制備的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表面不含化合碳，與從狀試樣制備后直接測(cè)定的生產(chǎn)試樣一致、匹配。應(yīng)用本發(fā)明的方法制備的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在日常從塊狀樣品制備后直接測(cè)定的生產(chǎn)試樣的超低碳測(cè)定中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和待測(cè)生產(chǎn)試樣都無需在420°C馬福爐預(yù)熱處理5-lOmin，而測(cè)定值與預(yù)熱法一致。鋼中超低碳的測(cè)定能應(yīng)用常規(guī)法的程序、 流程，減小了測(cè)定步驟，關(guān)鍵是節(jié)約了 5-lOmin的預(yù)熱處理時(shí)間，在超低碳鋼生產(chǎn)的工藝控制中是十分有意義的。另外，根據(jù)本專利申請(qǐng)技術(shù)制備的超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不含化合碳，在常規(guī)法測(cè)定中均勻性主要取決于基材的均勻性，而基材的均勻性是易得到保證的，故根據(jù)本發(fā)明的方法制備的超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在常規(guī)法測(cè)定中均勻性比一般不含鍍層的好。
具體實(shí)施例方式影響鋼中超低碳常規(guī)法測(cè)定準(zhǔn)確度的主要因素是超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表面化合碳的不穩(wěn)定性和不均勻性。外加鍍層的鋼中氧標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)幾十年制備、使用經(jīng)驗(yàn)證明鍍層對(duì)抗大氣腐蝕是有效的，能滿足標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性的要求。外加鍍層的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表面不含化學(xué)碳，與從塊狀樣品制取后直接測(cè)定的待測(cè)生產(chǎn)試樣一致、匹配，待測(cè)生產(chǎn)試樣的紅外吸收法測(cè)定可按GB/T20123-2006《鋼鐵總碳硫含量的測(cè)定高頻感應(yīng)爐燃燒后紅外吸收法(常規(guī)法)》流程展開。詳盡的技術(shù)方案見下一種超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，它包括下列步驟
1)根據(jù)超低碳含量范圍的要求，在0.0005-0. 005%含量范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一定的含量梯度， 冶煉、鑄錠或工廠現(xiàn)場(chǎng)取坯，依一般標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加工流程去皮、鍛造成棒樣；
2)車削加工成粒狀或片狀試樣，控制每克顆粒數(shù)在200-600個(gè)，即大致相當(dāng)于 0.6-0. 8mm立方體試樣?？刂屏６鹊哪康囊环矫婵刂屏６扔幸嬗谙鹿ば蛑绣儗泳鶆颍从幸嬗跇?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性；另一方面過細(xì)或過大試樣對(duì)高頻感應(yīng)的不利影響。加工過程防止過熱、試樣不研磨，目的是防止試樣表面不均勻氧化影響標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性和表面氧化影響下工序鍍層的牢固度。3)將車制后的試樣依一般工業(yè)工藝流程鍍鋅或鎳。鍍鋅或鎳是經(jīng)濟(jì)、普遍的鐵防大氣腐蝕的技術(shù)措施。鍍鋅后，試樣防大氣腐蝕的能力提高于二十倍以上，而鍍鎳試樣抗大氣腐蝕能力已在鋼中氧標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中廣泛應(yīng)用，冶金分析界已有幾十年的使用經(jīng)驗(yàn)。4)模擬試驗(yàn)顯示鍍鋅或鎳的試樣用水浸泡后，在大氣中防腐蝕能力受顯著影響。 采用本專利申請(qǐng)制備的鋼中超低碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)仍應(yīng)采用帶內(nèi)蓋的玻璃、塑料瓶封裝或另配密封紙合外包裝，以確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一般要求的十年保質(zhì)期。5)應(yīng)用本技術(shù)研制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在從塊狀試樣制備后直接測(cè)定的待測(cè)生產(chǎn)試樣的超低碳紅外測(cè)定中，可按常規(guī)法校正、常規(guī)法測(cè)定，測(cè)定值與預(yù)熱法一致。本發(fā)明為解析試樣表面碳的構(gòu)成，將試樣(包括待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))于420°C 預(yù)熱處理10分鐘后，移至干燥器中冷卻至室溫，并在一、二天內(nèi)測(cè)定其碳含量(以下簡(jiǎn)稱預(yù)熱冷卻法)，并與預(yù)熱法(試樣預(yù)熱后直接測(cè)定)及常規(guī)法(試樣不預(yù)熱處理)的測(cè)定值作比較，待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果分別見表1、表2
表1待測(cè)生產(chǎn)樣不同前處理方式下的碳測(cè)定值(％)
權(quán)利要求
1.一種超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于，它包括下列步驟1)根據(jù)超低碳含量范圍的要求，在0.0005-0. 005%含量范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一定的含量梯度， 冶煉、鑄錠或工廠現(xiàn)場(chǎng)取坯，去皮、鍛造成棒樣；2)車削加工成粒狀或片狀試樣，控制每克顆粒數(shù)在200-600個(gè)，加工過程需要防止過熱、不得研磨試樣；3)將車制后的試樣鍍鋅或鎳；4)采用帶內(nèi)蓋的玻璃、塑料瓶封裝或另配密封紙盒外包裝試樣，以確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一般要求的十年保質(zhì)期。
2.一種采用權(quán)利要求1所述的超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定相應(yīng)的超低碳含量方法，其特征在于，將待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)共同采用常規(guī)法測(cè)定其碳含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼中碳含量測(cè)定用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和相應(yīng)的測(cè)定方法。一種超低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，它包括下列步驟1)根據(jù)超低碳含量范圍的要求，在0.0005-0.005%含量范圍內(nèi),設(shè)計(jì)一定的含量梯度，冶煉、鑄錠或工廠現(xiàn)場(chǎng)取坯，去皮、鍛造成棒樣；2)車削加工成粒狀或片狀試樣，控制每克顆粒數(shù)在200-600個(gè)，加工過程需要防止過熱、不得研磨試樣；3)將車制后的試樣鍍鋅或鎳；4)采用帶內(nèi)蓋的玻璃、塑料瓶封裝或另配密封紙盒外包裝試樣，以確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一般要求的十年保質(zhì)期。將待測(cè)生產(chǎn)樣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)共同采用常規(guī)法測(cè)定其碳含量。本發(fā)明不需要預(yù)熱5-10min，從而使其實(shí)際分析速度滿足生產(chǎn)工藝要求。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102486442SQ20101057390
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者楊潔, 楊琳, 王明生, 項(xiàng)秀智 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司