脉冲加热惰气熔融一红外线吸收法测定钢中氧含量的影响因素分析

朱丽萍，李晓侠，孙浩然

（1.承德建龙特殊钢有限公司，河北 承德 067300；2.河北省锻造用钢工程技术研究中心，河北 承德 067300）

（1）检测方法执行标准：GB/T11261-2006，测定范围：O：0.0005～0.020%。

（2）检测原理：将预先制备好的试料，投入处在氦气流的石墨坩锅中，用低压交流电直接加热至3000 ℃左右熔融，试料中的氧呈一氧化碳析出（或经加热400 ℃的稀土氧化铜转化成二氧化碳），导人红外检测池进行检测。

1 制样及样品处理

将待测试样车成直径在φ4～5 mm、长度大于30 mm的棒样。具体要求：

（1）车制过程中防止氧化和污染，控制转速800 r/min，并用四氯化碳或乙醚擦洗车刀等工具；

（2）样品表面光洁度在Ra1.6 μm 以上；

（3）磨好的样品剪切成约1.0 g（0.8～1.2 g），采用超声波清洗器依次进行清洗。

2 测量过程

按照仪器说明书的要求，先对仪器状态进行检查，检查通过后对仪器的漏气进行检查，待仪器稳定后进行3～5 次空白试验，并将空白值输入仪器中，自动扣除空白；重复检测已知检测结果的有证标准物质（CRM），再利用有证标准物质（CRM）进行仪器校准（单点校准或多点线性校准），再相同条件下，将清洗完毕的待测试样用吹风机吹干，重复两次测定试样中的氧含量。当两次测定结果的差值符合检测方法的精密度要求时，直接取平均值作为最终结果报出。

3 影响因素分析

结合以上过程可以看出，测定氧含量过程中涉及到制样、校准、样品处理和样品称量等多个方面。究竟哪个是关键的影响因素呢？通过依据方法标准，采用国家有证标准物质GSB03-2461-2008 轴承钢标样，分别从测量值的重复性、标准物质标准值的不确定度、标准物质校准仪器的变动性及天平称量的不确定度等几个方面做了相关不确定度的评定（过程略），最终在现有检测条件下测定与本单位产品氧含量相当的有证标准物质中，氧的测定不确定度为轴承钢中的氧的分析结果w0=（0.0010±0.0002）%，k=2。在评定诸多不确定度分量中，随机效应带来分量最大，仪器校正的相对较大。这两项是不确定度主要来源；样品称量采用的0.1mg 的天平称量，分量值较小和仪器分辨率为0.00001 对不确定贡献较小，甚至可以忽略不计。只考虑检验因素带来的影响进行分析，采用单点校准和三点线性校准两种方式测定同一试样，结果差异见相应的折线图。见图1。

图1 本化验室采用不同校准曲线测定氧含量对比折线图

4 结 语

（1）通过以上实验数据表明：采用线校准的检测结果总体上高于点校准。

（2）对于已知含量范围是待测试样，采用单标样点校准，结果更准确。

（3）对于未知含量范围的待测试样，必须使用高中低不同梯度有证标准物质，进行线性校准后检测。通过与钢研院及石钢、莱钢等单位对标数据，得出我公司当时检测氧结果存在偏高的结论。然后进一步分析、改进了我公司样品磨样处理方式，再次与钢研院对标进行验证如表1 所示。

经过磨样环节的改善，再次与钢研院进行数据对比，效果明显。在经历近十年的氧氮检验经验积累不但解决了之前的检测差异，还灵活掌握和应对随机遇到的问题。在2014 年和2016 年参加的两次氧氮能力验证（国际比对）检测结果均以0 差异获得“满意”结果。

表1 经过磨样设备完善后再次与钢研院对标结果