Способ совместного определения содержания кремния и марганца в твердых сплавах Советский патент 1980 года по МПК G01N25/32 

1

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности, к способам анализа состава сплавов в процессе выплавки.

Известен способ экспресс-анализа феррофосфора на кремний и марганец спектральным методом, заключающийся в получении спектров испускания на спектральном аппарате и измерении интенсивности линий кремния и марганца с последующим определением и.х содержания l.

Однако для этого способа характерна большая продолжительность анализа и использование дорогостоящей аппаратуры, требующей организации специальных лабораторий.

Наиболее близ1 им по технической сущности к предложенному является способ совместного определент Я содержания кремния и марганца в передельном н литейном чугунах, заключающийся в получении двух проб со струкгу юй серого и бплото чугуип и и.М рО11ни на их изломе термоэдс

F-.

и П,

по в--;|11Ч1 ппм КОТОРЫХ определяют процентное содержание кремния и марганца 2.

Однако этот способ не позволяет провести совместное определение содержания кремния и марганца в феррофосфоре, так как закономерности изменения тер- моэдс феррофосЛата в зависимости от содержания кремния и маргатща иные, и формулы, применяемые для контроля содержания указанных элементов в чугуне не пригодны для определе1П1я и.х содержания в феррофосфоре.

Цель изобр«,тения - обеспечение воз- можности совместного определения kpoMния и марганца в феррофосфоре.

Это достигается тем, что феррофосфор закалывают и нормализуют с томперптур lOOO-llOO C, измеряют термоэдг проб при разности температур термоцепи 295-ЗО5°С, а содоржапие кремния и марганца находят по формулам:

S,

М)

-1.

E - -|vvil-

(2)

:

(,д - процентные содержания кремния и марганца; Е и EQ - значения термоэлектродвижуших сил закаленной и нормализованной проб ферроф(х;фораЬГУ постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально - W - поправка влияния кремния на термоэдснормализованной пробы.

Разность температур, находящаяся в пределах 295-ЗО5 градусов, при которой измеряется термоэдс проб, установлена на основании изучения температурной завискмости термоэдс. При данном интервале температур достигается доста- точная чувствительность термоэдс феррофосфора к изменению содержания элементов при незначительной дисперсии зна чении термоэдс. Наличие двух проб обусловлено тем, что в закаленной пробе феррофосфора, большое влияние на термоэдс оказывает кремний и ничтожно малое - марганец. В нормализованной же пробе влияние кремния уменьшается, а влияние марганца увеличивается.

На фиг, 1 изображена зависимость термоэдс нормализованных проб от содержания кремния, на фиг. 2 - зависимость поправки от содержания крем- ния, на фиг. 3 - зависимость термоэдс закаленных проб от содержания марганца.

Определение содержания марганца в феррофосфоре проводится с учетом влияния кремния на термоэдс нормализованной пробы, характеризуемого поправкой (ц. Величина поправки It определяется при каждом анализе по графику, выражающему уровень ышада в термоэдс нормализованной пробы феррофосфора от кремния при данном его содержании (см. фиг. 2), и при даннь1Х условиях измере ния термоэдс (температурный режим, элемент сравнения). Построение графика зависимости Tvi () производят при настроечно-градуировонных работах на основании графического дифференцирования кривой завискмости термоэдс нормализованного феррофосфора от содержания кремния Е о Ч (CIg,-) i полученной по эталонным пробам со средним для анализируемого интервала содержанием марганца, исполн -уя соотпошоние

а

Зо(„.

Si

ч Ьл

dEo

где д . - влияние кремния на термоэдс гюрмализованного феррофосфора для различных интервалов содержания кремния (дО ), в пределах которых зависимость ) можно считать

прямолинейной, CS

- среднее содер6i

жание кремния для 1 -того интервала.

Коэффициенты Ь . f , у , используемые в формулах (1) и (2), определяют также при кастроечно-градуировоч- ных работах по графикам зависимости, полученных по эталонным пробам закаленного и нормализованного феррофосфора (фиг. 1 и 3).

Использование зависимости Е-Ц Е - Ч () в логарифмических координатах (фиг. 1) облегчает получение графика и определение коэффициента b i т.к. она имеет прямолинейный ход и для графического построения данной зависимости достаточно иметь 3-5 эталон 1ых проб против 2О-ЗО проб, необходимых при использовании линейных координат. График зависимости Е Ч (С1(„ ) (фиг. 3) для небольших интервалов содержания марганца представляет собой линейную функцию, и строится он с учетом поправки jtl взятой из фиг. 2 для соответ0 ствуюших содержаний кремния в пробах. В соответствии с этим график Ер-Ч (Ом,.) вьфажает зависимость термоэдс нормализованных проб феррофосфора от содержания в них марганца, приведенных к нулевому содержанию кремния. Однажды найденные коэффициенты t) последующем используются как постоян- ные. Термоэдс проб феррофосфора измеряются в паре с элементами сравнения из технически чистого железа.

Пример конкретного выполнения способа.

Из жидкого расплава феррофосфора отливаются две пробы в разъемные ме-

5 таллические формы. Проба феррофосфора для определения содержания марганца отбирается в металлический кокиль с внутренним диаметром 10 мм. После заливки сплава кокиль быстро раскрывается и проба сбрасывается в ведро с холодной водой. Проба феррофосфора для определения содержания кремния отбирается также в металлический кокиль с внутренним диаметром Ю мм. После заливки сплава и его злтпо шовпн11Я проба вынимается из кокиля ч остывает на воздухе. Концы закаленной и нормализованной проб обллмы1,чю1.Я ч получ.ают.;я две цилиндрические пробы дняметром 1О мм и длиной 5О-6О мм. Пробы переносятся к установке ТЭДС, зачищают ся их торцовые поверхности на каждаке измеряются та термоэдс и находятся средние значения термоэдс Е закаленно пробы и Е0 нормализованной пробы. Количество измерений для каждой пробы 3-S. От средней величины термозде .-, Е закаленной пробы берется натуральный логарифм и по формуле 1 определяется содержание кремния. Коэффициент Ъ есть тангенс-угла наклона прямой (фиг. По графику фиг. 2 находитс я поправка tn . Затем по формуле (2) определяет ея содержание марганца --- есть тангенс угла наклона прямой,, а отрезок по оси абсцисс от О до пересечения с прямой (фиг. 3). Предложенный способ позволяет сокра тить время меншу началом взятия пробы и выдачей результатов анализа до 5 минут, что в 3-4 раза быстрее, чем анализ проводимый существующими химическим и спектральным способами. Кроме того способ не требует затрат химреактивов и позволяет проводить анализ пробы непосредственно у плавильных аГрегатрв. Предложеннь й способ позволяет опре- делить содержание кремния и марганца в феррофосфоре с точностью ±О,О4 до ± 0,4% 5i и Ми в пределах содержания этак элементов в сплаве от 1% до iO%, Тогда как при спектральном методе определение кремния и марганца в твердых сплавах производится с точностью + 0,О6% Ю,12% 5i и в пределах содержания ЭТИ.Х элементов в сплаве от 1% до 4% и с точностью + 0,5% Si J в пределах содержания от 4% до 1О%. 5 Формула и о о б р о г е I я Способ совместного опродг лопия со держания кремния и млргпнца п сплпп.чх путем измерения термос4дс литых пормализованных и закаленных проб, о i личающийся тем, что, с uoni,t6 обеспечения возможности совместного определения кремния и марганца в фепрофосфоре, феррофосфор закаливают и нормализуют с температур lOOO-llOO C измеряют термоэдс проб при рлзности температур термоцепи 295-305°С а содержание кремния и марганца находят „ формуле: - -. зГ t гдеО ,Q - процентное содержание крем ния и марганца ЕиЕр- значение термоэлектродвижущих сил закаленной и нормализованной проб феррофосфора;; и, i, - постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально;in - поправка влияния кремния на термоэдс; нормализованной пробы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шаевич А. Б. Промышленные меоды спектрального анализаГ Металлурия,М,, 1965, с. 36-44. 2.Авторское свидетельство СССР 337706. кл. G01 N 25/ЗО, 1970 прототип).