[发明专利]液体浮力称量法测定钢砂铝中铝铁含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金含量的测定方法，尤其是一种液体浮力称量法测定钢砂铝中铝铁含量的方法。

背景技术

为满足钢铁工业及汽车制造业对钢材性能要求，需要在炼钢过程中加入钢砂铝等合金元素进行微合金化处理，以改善钢材晶体结构、提高材料的力学和物理性能。因而钢铁生产企业无论在铝合金采购质量控制方面，还是指导炼钢工艺操作方面，都需要对钢砂铝合金化学成分进行化验分析。采用传统湿法化学分析测定钢砂铝合金中合金中铝、铁含元素含量，操作复杂繁琐、步骤冗长、耗时耗力、效率低，而且分析结果准确性与稳定性往往因为操作人员经验及水平而受到影响，另外分析过程中需要联合使用硝酸、盐酸、氢氧化钠等强酸，碱以及其它化学试剂，容易造成人身伤害或环境污染。

钢砂铝合金组织结构复杂，试样中间有许多小孔和缝隙。为了满足所取试样具有代表性，能够充分代表该种合金的组成特性。试样的制备要求试样量较之传统的化学试验方法和仪器分析方法要大得多。因此就给传统的化学实验法造成巨大的困难。同时对于该种试样而言，如果采用传统的化学分析方法，为了实验数据具有代表性，必须采用完整的大块试样直接溶样，因为试样由铝制基体夹杂钢砂而成，铁的硬度远高于铝基，当钻头钻取试样时使得钢砂成分滑向钻头钻取区域的边沿，使得试样不能用钻头钻取，同时由于相同的原因以及试样块茎较大并且不规则使得该合金品种也不适合用车床车取，更不能破碎研磨制样。试样的结构组成不均匀，另外组织结构中有许多的气孔这就决定了试样不能采用火花直读光谱仪等光源激发类设备予以激发分析。同时由于结构的复杂和不均匀性也不适合X荧光光谱仪的分析。如果采用湿法化学分析试样，那么为了满足试样的代表性，试样量很大，需要几百克试样，那样就需要几升的浓酸溶解试样。不仅浪费了大量物力、人力，同时溶样时间也会非常漫长。同时给环境造成巨大的污染，更不用说试验后的试样再应用于生产了。

虽然国内也出现过有关物质真密度的测定方法，但是目前未见用液体静力称量法应用于分析铁合金化学成分的报道，对于钢砂铝化学成分的测定由于铁合金冶炼工艺及使用原料的差别，使同一品种的合金基体及组成结构存在较大差异，以及受钢砂粒度以及钢砂与铝基体之间紧密度的影响致使无法采样，制取适用的传统化学分析样品。其结果使得传统的化学分析数据稳定性及准确性差，不能充分真实的反映试样的质量情况。进而导致采用传统湿法化学以及光谱法的应用受到限制。液体静力称量法测定合金组分的方法，分析结果稳定，准确性可靠完全满足生产需要。但合金测定过程中如试样本身重量、悬浮重量的测定条件以及试样体积和由此计算的试样的真密度，以及试样组分含量的计算方法成为实施液体静力称量法测定钢砂铝中铝、铁含量方法应用的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、精密度、准确度良好的液体浮力称量法测定钢砂铝中铝铁含量的方法。

为解决上述技术问题，本发明步骤为：（1）制取钢砂铝的试样，然后充分干燥，准确称量试样质量m₁； 

（2）称量后的试样置于浸液槽内，然后将浸液槽置于抽真空装置中；抽真空至真空装置内压力≤2500Pa，保持5～10min；

（3）向浸液槽内缓慢注入水，直至浸液覆盖试样；真空装置内压力≤2500Pa保持5～10min；

（4）从真空装置中取出浸液槽，在空气中静置使试样充分浸润饱和；然后称取试样的悬浮重量m₂；

（5）根据公式（一）计算试样的密度ρ，

                         （一）

式（一）中：ρ_水为测定温度下水的密度；

（6）根据公式（二）和（三）计算试样中铝的质量百分含量Al％和铁的质量百分含量Fe％，

                           （二）

                           （三）

式（二）和（三）中：

ρ_铁为铁的密度，

ρ_铝为铝的密度。

本发明所述步骤（1）中试样的规格为Φ(25-45)mm×(25-70)mm。