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，以達到提高鋼的質量的目的。碳化硅類脫氧劑目前主要應用于煉鋼的脫氧過程中。但是脫氧劑中雜質較多，碳化硅含量測量較為困難。本文主要對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行比較。討論了根據國家標準測定碳化硅含量法、紅外吸收法測定脫氧劑中碳化硅含量法和焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量法。

關鍵詞：碳化硅；化學分析；脫氧劑

0 前言

隨著煉鋼技術水平的快速發展，對脫氧和保溫等技術的要求也在不斷提高。脫氧劑目前已經被廣泛應用于煉鋼的脫氧過程中以達到提高鋼的質量的目的。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達到兩千七百攝氏度，總的含碳量達到百分之六十，熔點和含碳量以及雜質都較高，使得對脫氧劑中碳化硅含量的測定較為困難。因此，有必要對脫氧劑中碳化硅含量的分析方法進行比較和討論。

1 碳化硅在轉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。目前已經取代傳統的硅粉成為新型脫氧劑。在轉爐煉鋼中加入含碳化硅的脫氧劑，可以將脫除鋼水中的氧，并同時增加碳和硅的含量。

2 根據國家標準測定脫氧劑中碳化硅含量

目前，應用于脫氧劑碳化硅含量分析的方法有很多，包括根據國家標準GB/T 3045-2003規定、國家標準GB/T 16555-2008規定、紅外吸收法測定、焦硫酸鉀回收法等。根據國家標準GB/T 3045-2003規定的方法，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，并對雜質分離，最后通過灼燒稱重求得碳化硅的含量。但是此種方法會因對含有鋁雜質的樣品分離不徹底而導致測量結果偏高。根據國家標準GB/T 16555-2008規定的方法，分別使用堿吸收重量以測定總含碳量，然后扣除游離的碳，最后根據含碳量轉換計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，只采用溫度較低的痛氧燃燒，使得測量游離的碳含量結果偏低，進而使得轉換計算的碳化硅含量結果偏高。

3 紅外吸收法測定脫氧劑中碳化硅含量

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

（1）馬沸爐要開啟爐門，使其通氧達到石墨碳和焦炭的完全燃燒。

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

紅外吸收法測定脫氧劑中碳化硅含量通過借鑒國家標準，采用紅外吸收測定脫氧劑中碳的殘留量，轉換計算碳化硅含量的方法。紅外吸收測定法與國家標準GB/T 3045-2003規定相比可以有效的減少鐵、鋁等雜質對測量分析的干擾。紅外吸收測定法與國家標準GB/T 16555-2008規定相比可以有效減少游離的碳含量的干擾。紅外吸收測定法由于其簡便、實用和消除鋁、鐵以及游離的碳的干擾性強，在脫氧劑中碳化硅含量的測定中有廣泛的應用。

4 焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量

焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量是以國家標準GB/T 3045-2003規定為基礎的，通過處理HNO3-H2SO4-HF酸液體系無法處理的雜質，使得碳化硅含量趨于準確的方法。焦硫酸鉀回收法具體步驟開始與國家標準GB/T 3045-2003規定類似，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入溶液。然后通過鉬蘭比色法將二氧化硅測定出來。最后通過轉換計算，得出碳化硅的含量。焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量與國家標準GB/T 3045-2003規定相比，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，進而更加準確的測量脫氧劑中碳化硅的含量。

5 結論

本文通過討論不同的脫氧劑中碳化硅含量的分析方法，對根據國家標準測定碳化硅含量法、紅外吸收法測定脫氧劑中碳化硅含量法和焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量法進行討論和比較。發現根據國家標準測定碳化硅含量法在測量碳化硅含量中結果偏高；紅外吸收測定法由于其簡便、實用和消除鋁、鐵以及游離的碳的干擾性強，得到了廣泛的應用；焦硫酸鉀回收法測定脫氧劑中碳化硅含量法適用于碳化硅含量較少的測量，并通過焦硫酸鉀減少了雜質對測量的影響，完善了國家標準測定碳化硅含量法。

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