勺式取样-X射线荧光光谱法测定钒铁的成分

杨新能 冯宗平 羊绍松

（攀枝花钢钒有限公司制造部，攀枝花 617000）

勺式取样-X射线荧光光谱法测定钒铁的成分

杨新能 冯宗平 羊绍松

（攀枝花钢钒有限公司制造部，攀枝花 617000）

采用勺式取样-X射线荧光光谱法测定钒铁V、Si、Al、P、Mn和S含量，通过选择合适的取样条件，选用不同生产线生产的具有含量梯度的样品，通过化学定值后绘制校准曲线，以仪器提供的基体校正方法消除吸收与增强效应。该方法测量结果准确度高,所得结果与湿法化学分析结果一致。

X射线荧光光谱法；勺式取样；钒铁

在“两步法”钒铁冶炼生产过程中，要求能快速准确测定第一步冶炼完成后钒铁中钒、铝、硅、锰、磷、硫的含量，以指导下一步冶炼操作，保证最终产品质量。在钒铁主次元素分析方法中，钒的测定采用滴定法，硫的测定采用红外碳硫吸收法，铝、硅、锰的测定采用光度法或电感耦合等离子体发射光谱法，需经过制样、试样分解、测定等复杂程序，分析周期长、效率低，难以满足钒铁“两步法”冶炼过程控制需要。

勺式取样-X射线荧光光谱法或火花源原子发射光谱法，只需对样品进行磨样、抛光简单处理，10min内即可反馈分析信息，具有速度快、效率高、成本低及安全环保等特点，在冶金工业中得到普遍应用［1-4］，但在钒铁合金中的应用未见文献报道。

本文采用勺式取样-X射线荧光光谱分析钒铁中的钒、硅、铝、锰、磷、硫，从取样到报告发出仅需10min左右。通过大量的试验和生产实践表明，该方法具有取样量少、精度和准确度高、操作简便快速等特点，能满足钒铁冶炼炉前生产控制需要。

1 实验部分

1.1 仪器及测量参数

MXF-2400多道X射线荧光光谱仪（日本岛津）；

ARL4460火花直读光谱仪；

HS-200BZ砂轮磨样机，DPM-350B平面单盘磨样机。

分析元素测量参数见表1。

表1 分析元素的测量参数

1.2 取样和样品的制备

在冶炼电炉取样，将钒铁熔体浇注成T字形，待样品冷至暗红，置于水槽中冷至室温。在平面磨样机上用40目氧化铝砂纸抛光样品待测面，要求试样表面无夹杂、气孔和裂纹。

1.3 标准样品的制备和定值

由于钒铁无市售的光谱标准样品，本方法通过两种方式自制：一是利用生产过程中的工艺调整，取出不同成分含量梯度的样品（同时浇注两块），同一含量的两块试样经试验无偏析后，先在X-荧光谱仪上测定其强度，取一块粉碎后用湿法分析定值，另一块备用。二是采用钒铁化学分析标准样品和纯铁粉比例混和后在高频重熔炉中真空熔炼浇铸成型，以弥补在生产中取样各元素梯度不易拉开的不足。

1.4 校准曲线绘制和干扰校正

校准样品先在X-荧光谱仪上测定样品强度后，以各元素含量为横坐标，以荧光强度为纵坐标，由最小二乘法回归得到工作曲线，回归计算由计算机完成。对于基体效应的问题，采用dj校正公式（1）得到回归方程（表2）。

式中：Wj—基体元素定量结果；dj，α，β，k—吸收影响系数；Lj—重叠影响系数；Wi—被校正元素的定量结果；I—被校正元素的X射线强度；a，b，c—标准曲线常数。

表2 基体效应校正系数及校准曲线回归方程参数

2 结果与讨论

2.1 分析样品均匀性

2.1.1 横向均匀性

试样研磨抛光后，在火花源原子发射光谱仪上取五个不同的部位测定，测定结果见表3。从试样结果中可看出，样品同一表面不同部位各元素分析精密度高，说明样品横向均匀性好，符合分析要求。

2.1.2 纵向均匀性

试样抛光深度从0.5mm开始，每次抛光深度增加0.5mm在X荧光光谱仪上测定，结果列于表4。从数据中可看出元素在不同深度的分布也是均匀的，即样品纵向性好。

表3 样品横向均匀性试验结果

表4 样品纵向均匀性试验结果

2.2 精密度试验

在冶炼终点，用样勺取出同一炉钒铁熔体样品，浇铸出两个试样，每块试样在平面单盘磨样机磨一次测定一次，共研磨五次，将同一炉的两块试样测定值作为一组，统计其平均值、极差R、相对标准，结果列于表5，试验表明该方法具有良好的重复性。

2.3 准确度试验

用本方法分析取出熔铸样品，再按钒铁的制样标准粉碎后，采用湿法分析测定，试验结果见表6。浇铸制样X荧光测定值与化学值相比一致性较好，能满足常规分析要求。

表5 精密度试验数据%

表6 生产样品分析结果对比 %

3 结 语

通过以上实验及生产实践，我们认为勺式取样-X射线荧光光谱法测定钒铁中主次成分的方法，分析结果精密度和准确度情况良好。该法抛弃了传统的“取样、制样、手工湿法分析”的工艺，采用“炉前勺式取样，抛磨后直接上X射线荧光分析”的工艺，具有简便快速、高效环保的优点，适用于工业生产大批量日常分析。

[1]GB/T20066-2006.钢和铁化学成分用试样的取样和制样方法[S].

[2]陶蕊,张运波,刘喜秀.X-射线荧光光谱法分析铁水中5种杂质[J].冶金分析，2006，26(1):88-89.

[3]王娟.火花源原子发射光谱法测定钒钛生铁中的C Si P S V Ti[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2007，9(2):122-125.

[4]丁深.直读光谱仪分析铝合金化学成分的取样规程探讨[J].冶金分析,1999,19(3):47-49.

The Measuring of Major and Minor Components in Ferrovanadium by Spoon Sampling X-ray Fluorescence Spectrometry

YANG Xin-neng FENG Zong-ping YANG Shao-song
(Manufacturing Department of Panzhihua Steel&Vanadium Co.Ltd.,Panzhihua 617000)

This paper describes the determination of V,Si Al,P,Mn,S in ferrovanadium by spoon sampling X-ray fluorescence spectrometry.Through selecting suitable sampling condition,calibration curve is drawn by the calibration samples from different Production Line with content gradient of component,which are defined by other methods.The matrix correction method provided by the instruments is used to eliminate the influence of absorption and strengthening effects.The accuracy and precision of this method are acceptable,and the results are comparable to those obtained by wet chemical method.

X-ray fluorescence spectrometry；spoon sampling；ferrovanadium

O657

A

1673-1980（2011）06-0134-03

2011-08-24

杨新能（1965-），男，四川内江人，高级工程师，研究方向为钢铁分析。