脱氧剂碳化硅含量的分析方法

摘 要：脱氧剂用于炼钢的脱氧过程中，以达到提高钢的质量的目的。碳化硅类脱氧剂目前主要应用于炼钢的脱氧过程中。但是脱氧剂中杂质较多，碳化硅含量测量较为困难。本文主要对几种目前广泛使用的碳化硅类脱氧剂中碳化硅的分析方法进行比较。讨论了根据国家标准测定碳化硅含量法、红外吸收法测定脱氧剂中碳化硅含量法和焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量法。

关键词：碳化硅；化学分析；脱氧剂

0 前言

随着炼钢技术水平的快速发展，对脱氧和保温等技术的要求也在不断提高。脱氧剂目前已经被广泛应用于炼钢的脱氧过程中以达到提高钢的质量的目的。目前被广泛使用的脱氧剂为碳化硅类脱氧剂，主要含量包括碳化硅、焦炭、铝、氧化镁和石墨等。但是由于碳化硅类脱氧剂的熔点达到两千七百摄氏度，总的含碳量达到百分之六十，熔点和含碳量以及杂质都较高，使得对脱氧剂中碳化硅含量的测定较为困难。因此，有必要对脱氧剂中碳化硅含量的分析方法进行比较和讨论。

1 碳化硅在转炉炼钢中脱氧的作用

碳化硅，分子式为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。目前已经取代传统的硅粉成为新型脱氧剂。在转炉炼钢中加入含碳化硅的脱氧剂，可以将脱除钢水中的氧，并同时增加碳和硅的含量。

2 根据国家标准测定脱氧剂中碳化硅含量

目前，应用于脱氧剂碳化硅含量分析的方法有很多，包括根据国家标准GB/T 3045-2003规定、国家标准GB/T 16555-2008规定、红外吸收法测定、焦硫酸钾回收法等。根据国家标准GB/T 3045-2003规定的方法，分析脱氧剂中碳化硅含量可以通过加热HNO3-H2SO4-HF酸液体系，使其将二氧化硅、游离的硅挥发，并对杂质分离，最后通过灼烧称重求得碳化硅的含量。但是此种方法会因对含有铝杂质的样品分离不彻底而导致测量结果偏高。根据国家标准GB/T 16555-2008规定的方法，分别使用碱吸收重量以测定总含碳量，然后扣除游离的碳，最后根据含碳量转换计算脱氧剂中碳化硅的含量。但此种方法由于在分析游离的碳时，只采用温度较低的痛氧燃烧，使得测量游离的碳含量结果偏低，进而使得转换计算的碳化硅含量结果偏高。

3 红外吸收法测定脱氧剂中碳化硅含量

红外吸收法测定脱氧剂中碳化硅含量的方法利用马沸炉，使其温度达到950摄氏度，开启炉门使其完全燃烧。通过研究发现，完全燃烧的时间控制在45至60分钟之间为最合适时间，可以使得石墨碳和焦炭在燃烧中完全挥发，同时能够保留完整的碳化硅。在高温的环境下，去除石墨碳和焦炭，然后使用红外吸收仪器先测定总的含碳量，然后测定残留的含碳量。通过总的含碳量和残留的含碳量计算出游离的含碳量，转换计算碳化硅含量。其中具体公式为：w（SiC）（%）=残渣中碳*（1-灼烧减少量）*3.3384，其中3.3384为将碳换算成碳化硅的系数。这一测定方法主要有三个难点。

（1）马沸炉要开启炉门，使其通氧达到石墨碳和焦炭的完全燃烧。

（2）碳化硅由于具有高熔点的特性，需要使用有效的溶样方法。 （3）当含碳量超过百分之十以后，在测定时需要选择良好的线性范围。

红外吸收法测定脱氧剂中碳化硅含量通过借鉴国家标准，采用红外吸收测定脱氧剂中碳的残留量，转换计算碳化硅含量的方法。红外吸收测定法与国家标准GB/T 3045-2003规定相比可以有效的减少铁、铝等杂质对测量分析的干扰。红外吸收测定法与国家标准GB/T 16555-2008规定相比可以有效减少游离的碳含量的干扰。红外吸收测定法由于其简便、实用和消除铝、铁以及游离的碳的干扰性强，在脱氧剂中碳化硅含量的测定中有广泛的应用。

4 焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量

焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量是以国家标准GB/T 3045-2003规定为基础的，通过处理HNO3-H2SO4-HF酸液体系无法处理的杂质，使得碳化硅含量趋于准确的方法。焦硫酸钾回收法具体步骤开始与国家标准GB/T 3045-2003规定类似，在最后通过加入焦硫酸钾，利用焦硫酸钾的氧化作用，将碳化硅分解成为二氧化硅进入溶液。然后通过钼兰比色法将二氧化硅测定出来。最后通过转换计算，得出碳化硅的含量。焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量与国家标准GB/T 3045-2003规定相比，多了加入焦硫酸钾及之后的步骤。这一步骤可以有效减少加热HNO3-H2SO4-HF酸液体系无法处理的铝、铁等杂质，进而更加准确的测量脱氧剂中碳化硅的含量。

5 结论

本文通过讨论不同的脱氧剂中碳化硅含量的分析方法，对根据国家标准测定碳化硅含量法、红外吸收法测定脱氧剂中碳化硅含量法和焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量法进行讨论和比较。发现根据国家标准测定碳化硅含量法在测量碳化硅含量中结果偏高；红外吸收测定法由于其简便、实用和消除铝、铁以及游离的碳的干扰性强，得到了广泛的应用；焦硫酸钾回收法测定脱氧剂中碳化硅含量法适用于碳化硅含量较少的测量，并通过焦硫酸钾减少了杂质对测量的影响，完善了国家标准测定碳化硅含量法。

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作者简介：韩鹏（1984-），男，河北邯郸人，本科，助理工程师，主要从事：钢铁原材料化学性质分析工作。