TCVN8515:2010

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8515:2010 (ISO/TR 10719:1994) về Thép và gang - Xác định hàm lượng cacbon tự do - Phương pháp hấp thụ hồng ngoại sau khi đốt trong lò cảm ứng TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8515:2010 ISO/TR 10719:1994 THÉP VÀ GANG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON TỰ DO - PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ HỒNG NGOẠI SAU KHI ĐỐT TRONG LÒ CẢM ỨNG Steel and iron - Determination of non-combined carbon content - In f rared absorpbtion method after combustion in an induction f urnace Lời nói đầu TCVN 8515:2010 hoàn toàn tương với ISO/TR 10719:1994. TCVN 8515:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 17 Thép biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. THÉP VÀ GANG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON T Ự DO - PHƯƠNG PHÁP H Ấ P THỤ H Ồ NG NGOẠI SAU KHI ĐỐT TRONG LÒ C Ả M ỨNG Steel and iron - Determination of non-combined carbon content - In f rared absorpbtion method after combustion in an induction f urnace 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này mô tả phương pháp hấp thụ hồng ngoại sau khi đốt trong lò cảm ứng để xác định hàm lượng cacbon tự do trong gang và thép. Phương pháp này áp dụng cho hàm lượng cacbon trong phạm vi 0,3 % (khối lượng) và 3% (khối lượng). Các nguyên tố thông thường không gây cản trở. Tuy nhiên, một số gang hợp kim chưa được nhiệt luyện toàn bộ có một lượng cacbit không hoà tan, khi sử dụng phương pháp này sẽ có kết quả cao đối với hàm lượng cacbon tự do. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không có năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất kể cả các sửa đổi, nếu có. TCVN 1811 (ISO 14284), Thép và gang - Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu để xác định thành phần hoá học. TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. TCVN 6910 (ISO 5725), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo. TCVN 7149 (ISO 385), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Buret. TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Pipet một mức. TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức. TCVN 8521 (ISO 9556), Thép và gang - Xác định hàm tượng cacbon tổng - Phương pháp hấp thụ hồng ngoại sau khi đốt trong lò cảm ứng. 3. Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau. 3.1. Cacbon tự do (Non-combined carbon ) Cacbon không hoà tan bằng phương pháp quy định trong 8.4.1 và được biết như là cacbon graphit. 4. Nguyên tắc Phân huỷ một lượng mẫu phân tích bằng axit nitric trong sự có mặt của rượu metylic và xử lý bằng axit flohyđric. Cacbon tự do được tách ra bằng cách lọc qua tấm lọc sợi thuỷ tinh. Nung tấm lọc sợi thuỷ tinh có chứa cacbon tự do cùng với sắt tinh khiết và chất trợ dung trong lò cao tần có dòng oxy tinh khiết đi qua. Chuyển đổi cacbon sang dạng khí cacbonic và/hoặc cacbon oxit. Đo độ hấp thụ hồng ngoại của khí cacbonic hoặc là cacbon oxit được dòng oxy chuyển tới. 5. Thuốc thử Trong quá trình phân tích, nếu không có thỏa thuận nào khác, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và chỉ dùng nước có hàm lượng chất hữu cơ thấp, nghĩa là nước loại 1 hoặc loại 2 như quy định trong TCVN 4851. 5.1. Nước , không chứa khí cacbonic Đun sôi nước trong thời gian 30 min, làm nguội đến nhiệt độ phòng và sục oxy sủi bong bóng trong 15 min. Chuẩn bị ngay trước khi sử dụng. 5.2. Oxy , hàm lượng tối thiểu 99,5% (khối lượng) Cần phải sử dụng một ống xúc tác oxy hoá [đồng (II) oxit hoặc platin ] được nung nóng trên 450 °C đặt trước thiết bị làm sạch [xem Phụ lục E] khi nghi ngờ có tạp chất hữu cơ trong khí oxy. 5.3. Sắt tinh khiết , là loại có hàm lượng cacbon đặc biệt thấp, nhỏ hơn 0,0010 % (khối lượng) 5.4. Dung môi phù hợp , thích hợp cho việc rửa dầu mỡ hoặc chất bẩn bám vào mẫu thử, ví dụ như axêtôn. 5.5. Rượu metylic , nồng độ tối thiểu 99,5% (thể tích) 5.6 . Bari cacbonat. Bari cacbonat [hàm lượng tối thiểu 99,5% (khối lượng)] được sấy ở nhiệt độ 105 °C đến 110 °C trong 3 h và làm nguội trong bình hút ẩm trước khi dùng. 5.7 . Natri cacbonat Natri cacbonat [hàm lượng tối thiểu 99,5% (khối lượng)] được sấy ở nhiệt độ 285 °C trong 2 h và làm nguội trong bình hút ẩm trước khi dùng. 5.8. Chất trợ dung : đồng, hỗn hợp vonfram-thiếc hoặc vonfram với hàm lượng cacbon đã biết thấp hơn 0,0010 % (khối lượng). 5.9. Axit nitric , r = 1,40 g/ml. 5.10. Axit flohydric , r = 1,15 g/ml. 5.11. Axit clohydric , r = 1,19 g/ml dung dịch pha loãng 1+1. 5.12. Natri hydroxit , dung dịch 120 g/l. Cẩn thận hoà tan 60 g natri hydroxit vào khoảng 200 ml nước (5.1). Sau khi tan hoàn toàn, làm nguội, pha loãng đến 500 ml và bảo quản trong bình nhựa. 5.13. Magiê peclorat [Mg(CIO 4 ) 2 ], kích thước hạt 0,7 mm đến 1,2 mm. 5.14. Sứ trơ (đất sét nung nhiệt độ cao), được thấm tẩm natri hydroxit, kích thước hạt 0,7 mm đến 1,2 mm. 6. Thiết bị, dụng cụ Trong quá trình phân tích, nếu không có thoả thuận nào khác, sử dụng dụng cụ thí nghiệm thông thường. Tất cả dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích phải là loại A phù hợp với TCVN 7149 (ISO 385), TCVN 7151 (ISO 648) hoặc TCVN 7153 (ISO 1042). Dụng cụ cần thiết cho việc đốt trong lò cảm ứng cao tần và tiếp đến là đo sự hấp thụ hồng ngoại của khí cacbonic hoặc khí cacbon oxit sinh ra, có thể mua từ một số nhà sản xuất. Tiếp theo là các hướng dẫn vận hành thiết bị của nhà sản xuất. Đặc tính của các thiết bị có trên thị trường được nêu trong Phụ lục E. 6.1. Tấm lọc , được làm từ sợi thuỷ tinh, có đường kính 47 mm, kích thước lỗ 0,3 m m. 6.2. Máy lọc chân không , sử dụng cho loại tấm lọc sợi thuỷ tinh có đường kính 47 mm và chịu axit. 6.2. Chén sứ , có khả năng chịu được nung đốt trong lò cảm ứng. Nung chén trong lò điện có không khí hoặc trong dòng oxy ở nhiệt độ 1100 °C trong thời gian trên 2 h và bảo quản trong bình hút ẩm trước khi dùng. 7. Lấy mẫu Tiến hành lấy mẫu phù hợp với TCVN 1811 (ISO 14284), đối với gang xem Chú thích 1 CHÚ THÍCH 1: Đối với gang và thép, dùng phoi khoan có chiều dài không quá 2 mm. Đối với gang dẻo, sử dụng những mẩu nhỏ khoảng 10 mm x 10 mm x 0,3 mm (xem ASTM E 351:1989, Standard Test Methods for Chemical Analysis of cast Iron- All types- Phương pháp thử tiêu chuẩn để phân tích hoá học gang - Tất cả các loại). 8. Cách tiến hành CHỈ D Ẫ N AN TOÀN : a) Những rủi ro liên quan đến quá trình phân tích bằng phương pháp đốt chủ yếu là gây bỏng khi nung sơ bộ chén sứ và trong khi nung chảy mẫu. Sử dụng cặp gắp chén trong tất cả các lần thao tác và cặp phải có vòng đỡ phù hợp với chén sử dụng. Khi thao tác với chai oxy cần chú ý phòng ngừa những điều thông thường nhất. Sau khi đốt mẫu, phải loại bỏ hết oxy khỏi thiết bị, bởi vì với oxy nồng độ cao trong một không gian nhỏ hẹp sẽ dễ gây hoả hoạn. b) Chú ý không trộn lẫn rượu metylic với axit nitric vì gây nổ nguy hiểm. 8.1. Hướng dẫn vận hành chung Làm sạch dòng oxy (5.2) đi vào bằng các ống chứa vụn sứ trơ (5.14) có tẩm natri hydroxit (5.12) và magie peclorat (5.13) và trong thời gian chờ giữ tốc độ dòng khí ổn định. Ghép nối chắc chắn phễu lọc chứa sợi thuỷ tinh hoặc phễu có vách ngăn bằng thép không gỉ làm bộ phận gom bụi bẩn. Làm sạch và thay đổi phễu khi cần. Vòm lò, trụ giá nâng và ống lọc phải được làm sạch thường xuyên để loại bỏ bụi oxit bám vào. Khi bật máy sau một thời gian không hoạt động, cần phải ổn định máy một thời gian theo quy định của nhà sản xuất. Sau khi làm sạch buồng lò hoặc thay đổi phễu lọc bụi hoặc thiết bị sau một thời gian không hoạt động, cần tiến hành đốt một số mẫu tương tự như mẫu phân tích để ổn định thiết bị trước khi bố trí phân tích. Dẫn oxy qua thiết bị và điều chỉnh bộ điều khiển thiết bị về số 0. Nếu thiết bị sử dụng có thang số đo trực tiếp ra phần trăm cacbon, việc điều chỉnh số ghi của thiết bị cho từng phạm vi đường chuẩn như sau: Chọn mẫu tiêu chuẩn gang được chứng nhận có hàm lượng cacbon gần với hàm lượng cacbon lớn nhất trong dãy tiêu chuẩn, đo hàm lượng cacbon của mẫu tiêu chuẩn được chứng nhận theo cách quy định trong 7.4.TCVN 8521 (ISO 9556). Điều chỉnh số ghi của thiết bị theo trị số mẫu tiêu chuẩn (xem Chú thích 2). CHÚ THÍCH 2 : Việc điều chỉnh này phải được thực hiện trước khi xây dựng đường chuẩn quy định trong 8.5. Không được thay thế hoặc chỉnh sửa đường chuẩn. 8.2 . Phần mẫu thử Tẩy dầu mỡ mẫu phân tích, nếu cần, bằng cách rửa trong dung môi thích hợp (5.4). Phải chú ý sấy nóng để làm bay hơi hết các vết dung môi cuối cùng. Dùng cân có độ chính xác 0,001 g, cân 0,50 g mẫu phân tích có hàm lượng cacbon tự do lớn hơn 1% (khối lượng) và 1,00 g đối với mẫu phân tích có hàm lượng cacbon tự do không quá 1% (khối lượng). 8.3 . Thí nghiệm trắng Được tiến hành song song và theo cùng một phương pháp, thực hiện phân tích hai thí nghiệm trắng sử dụng những lượng giống hệt nhau cho tất cả thuốc thử, kể cả cùng lượng sắt tinh khiết (5.3) như đã dùng cho mẫu phân tích (8.2). Ghi lại kết quả đọc được của các thí nghiệm trắng và chuyển đổi sang miligam cacbon bằng đồ thị chuẩn (xem 8.5). Giá trị trung bình thí nghiệm trắng (m 1 ) được tính từ hai giá trị thí nghiệm trắng (xem Chú thích 3). CHÚ THÍCH 3: Giá trị thí nghiệm trắng trung bình cũng như hiệu giữa hai giá trị thí nghiệm trắng, cả hai không được vượt quá 0,15 mg cacbon. Nếu các giá trị này cao bất thường, phải nghiên cứu loại trừ các nguồn gây sai lệch. 8.4. Cách xác định 8.4.1. Phá mẫu Cho mẫu phân tích (8.2) vào cốc 250 ml. Thêm 25 ml rượu metylic (5.5), tiếp theo là 50 ml nước (5.1) và sau cùng là 5 ml axit nitric (5.9). Ngay lập tức đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ và để yên từ 12 h đến 16 h ở nhiệt độ phòng. Cho thêm vào 20 ml axit nitric (5.9) và để yên cho tới khi không còn phản ứng. Đặt cốc lên bếp điện đun nóng từ 50 °C đến 60 °C. Khi ngừng phản ứng thêm 4 đến 5 giọt axit flohydric (5.10). Tiếp tục đun đến khi hoà tan hoàn toàn. Nếu cần, thêm nước (5.1) đến thể tích ban đầu. 8.4.2. Lọc cacbon tự do Đặt hai tấm lọc sợi thuỷ tinh (6.1) vào máy lọc chân không (6.2) và thấm ướt bằng nước (5.1). Lọc dung dịch thu được ở 8.4.1 bằng cách hút chân không rất từ từ. Chuyển cacbon tự do sang tấm lọc và cọ rửa sạch thành cốc. Rửa thành phễu để dồn tất cả cacbon tự do vào đĩa tấm lọc sợi thuỷ tinh. Rửa đĩa tấm lọc một lần bằng axit clohydric (5.11), hai lần bằng nước nóng (5.1), ba lần bằng dung dịch nóng natri hydroxit (5.12), hai lần bằng axit clohydric nóng và 5 lần với nước nóng, theo thứ tự đã cho. Cuối cùng rửa bằng rượu metylic (5.5) để loại bỏ bất kỳ cacbon tự do nào còn trên thành phễu. Tắt máy hút và tháo phần trên của bộ lọc. Dùng cặp nhíp nhỏ để gắp tấm lọc trên từ giá lọc, gấp lại thành tám và đặt vào chén sứ (6.3). Lấy tấm lọc dưới khỏi giá đỡ và dùng nó lau các vết cacbon tự do còn bám trên phễu lọc. Gấp đĩa tấm lọc thành tám và đặt vào cùng chén sứ trên. Sấy khô chén sứ chứa các tấm lọc trong 2 h ở 105 °C và bảo quản trong bình hút ẩm. 8.4.3. Tiến hành đo Cho 1,000 g sắt tinh khiết (5.3) và một lượng thích hợp chất trợ dung (xem Chú thích 4) vào chén sứ đã chứa các tấm lọc đã sấy khô như đã thực hiện trong 8.4.2. Đặt chén sứ chứa mẫu lên giá đỡ, nâng giá lên vị trí đốt và khoá kín hệ thống. Vận hành lò theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất. Khi kết thúc đốt mẫu, tiến hành đo đạc và ghi lại dữ liệu quá trình thực hiện đồng thời lấy chén ra và bỏ đi. CHÚ THÍCH 4 : Lượng chất trợ dung (5.8) tuỳ thuộc vào đặc tính riêng của thiết bị. Lượng dùng phải đủ để đốt cháy hoàn toàn. 8.5. Xây dựng đồ thị chuẩn 8.5.1. Chuẩn bị loạt mẫu chuẩn Dùng cân có độ chính xác 0,1 mg, cân các khối lượng của bari cacbonat (5.6) hoặc natri cacbonat (5.7) như trong Bảng 1 và cho vào bốn chén sứ (6.3). Cho vào từng chén sứ (6.3) hai tấm lọc thủy tinh (6.1) đã chứa bari cacbonat (5.6) hoặc natri cacbonat (5.7). Sau đó thêm vào 1,000 g sắt tinh khiết (5.3) và phủ lên với cùng lượng chất trợ dung (5.8) như đã dùng cho mẫu phân tích. Bảng 1 Kh ố i lượng chất chuẩn, mg Khối lượng cacbon cho vào chén sứ mg Hàm lượng cacbon tự do tương ứng với 0,5 g mẫu phân tích % (khối lượng) Bari cacbonat (5.6) Natri cacbonat (5.7) 0 1) 0 1) 0 0 82,1 44,1 5,0 1 , 0 164,3 88,2 10,0 2,0 246,4 132,3 15,0 3,0 1) Mẫu chuẩn “không” 8.5.2. Tiến hành đo Thao tác chén sứ có chứa mẫu (xem 8.5) và như được quy định trong 8.4.3. 8.5.3. Vẽ đồ thị chuẩn Số đo thực thu được là số đo của từng mẫu chuẩn trong dãy chuẩn trừ đi số đo của mẫu chuẩn “không” (xem Bảng 1). Dựng đồ thị chuẩn bằng cách vẽ các số ghi thực ứng với số miligam cacbon, của từng mẫu chuẩn trong dãy tiêu chuẩn. 9. Tính toán kết quả 9.1 . Phương pháp tính Chuyển đổi số ghi của mẫu phân tích trên máy phân tích ra miligam cacbon (m o ) với sự giúp đỡ của đồ thị chuẩn (xem 8.5). Hàm lượng cacbon biểu thị bằng phần trăm theo khối lượng được tính bằng công thức sau: Trong đó: m 0 l à khối lượng của cacbon trong mẫu phân tích, tính bằng miligam; m 1 là khối lượng của cacbon trong thí nghiệm trắng (xem 8.3), tính bằng miligam; m là khối lượng của mẫu phân tích (xem 8.2), tính bằng gam. 9.2 . Độ chụm Việc kiểm tra độ chụm của phương pháp này đã được thực hiện bởi 12 phòng thử nghiệm với 10 mức cacbon tự do, mỗi một phòng thử nghiệm xác định 3 kết quả cho từng mức cacbon (xem Chú thích 5 và 6). Mẫu phân tích sử dụng và kết quả trung bình nhận được, được nêu trong Bảng A.1. Kết quả được xử lý bằng phương pháp thống kê theo TCVN 6910 (ISO 5725). Dữ liệu thu được biểu thị mối tương quan logarit giữa hàm lượng cacbon và độ lặp lại (r) và độ tái lập (R và R w ) của các kết quả thử (xem Chú thích 7) cũng như được tóm tắt ở Bảng 2. Đồ thị biểu diễn dữ liệu trên được nêu trong Phụ lục B. Bảng 2 Cacbon tự do % (khối lượng) Độ lặp lại r Độ tái lập R R w 0,30 0 , 049 1 0,118 0,055 8 0,50 0,055 9 0,148 0,065 8 1,00 0,066 7 0,200 0,082 5 2,00 0,079 6 0,271 0,103 3,00 0,088 3 0,324 0,118 CHÚ THÍCH : 5. Hai trong ba kết quả xác định được thực hiện trong những điều kiện có độ lặp lại như đã xác lập trong TCVN 6910 (ISO 5725), nghĩa là một nhân viên thử nghiệm với cùng thiết bị, điều kiện giống hệt nhau, cùng đường chuẩn và khoảng thời gian ngắn nhất. 6. Kết quả thứ ba được thực hiện tại một thời điểm khác (ở một ngày khác) cũng do chính nhân viên thử nghiệm như trong Chú thích 5 sử dụng cùng thiết bị với đường chuẩn mới. 7. Từ hai kết quả của ngày 1, tính được độ lặp lại (r) và độ tái lập (R) sử dụng phương pháp quy định trong TCVN 6910 (ISO 5725). Từ kết quả đầu tiên trong ngày 1 và kết quả trong ngày 2, tính được độ tái lập (Rw) của nội bộ phòng thử nghiệm. 10. Chú thích về cách thực hiện 10.1. Phân tích sơ bộ thí nghiệm trắng Để phân tích kiểm tra nước (5.1) và các thuốc thử khác, thực hiện sơ bộ hai thí nghiệm trắng ở cùng thời gian, theo cùng phương pháp và dùng cùng những lượng cho tất cả các thuốc thử, kể cả cùng lượng sắt tinh khiết (5.3) như đã dùng cho mẫu phân tích (8.2). Tất cả các kết quả sơ bộ của thí nghiệm trắng phải bằng hoặc nhỏ hơn 0,15 mg cacbon. Nếu chúng không đạt thì cần thiết phải tìm và chọn nước hoặc thuốc thử khác và lặp lại việc phân tích sơ bộ thí nghiệm trắng. 10.2. Phân tích sơ bộ các mẫu tiêu chuẩn đã được chứng nhận Sau khi chọn nước và thuốc thử và trước khi tiến hành phân tích mẫu, cần phân tích sơ bộ một số mẫu tiêu chuẩn đã được ấn định. Thực hiện phân tích hai kết quả trong điều kiện có độ lặp lại và theo cùng phương pháp và sử dụng cùng khối lượng với mọi các thuốc thử như đã dùng để phân tích mẫu. Hiệu số giữa kết quả trung bình và kết quả chuẩn của mẫu tiêu chuẩn sử dụng phải bằng hoặc nhỏ hơn 2,0 x r/2,8, và hiệu số giữa hai kết quả phân tích phải bằng hoặc nhỏ hơn r (trị số r là hàm số của hàm lượng cacbon tự do, xem Bảng 2). Nếu không đạt, việc phân tích sơ bộ phải làm lại cho đến khi đáp ứng chỉ tiêu này. 11. Báo cáo thử Báo cáo thử phải bao gồm các nội dung sau: a) Tất cả mọi thông tin cần thiết cho việc nhận biết mẫu, phòng thử nghiệm và ngày tháng phân tích; b) Phương pháp sử dụng viện dẫn tiêu chuẩn này; c) Các kết quả và hình thức chúng được biểu thị; d) Những nét đặc biệt khác thường được ghi lại trong quá trình phân tích; e) Mọi cách thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này hoặc mọi cách thao tác tuỳ ý có ảnh hưởng đến kết quả phân tích. PHỤ LỤC A (Tham khảo) THÔNG TIN BỔ SUNG VỀ PHÂN TÍCH MẪU PHÂN TÍCH CÓ HỢP TÁC QUỐC TẾ Bảng 2 là kết quả từ các thử nghiệm phân tích quốc tế lần thứ hai được tiến hành trong năm 1991 trên một mẫu thép và chín mẫu gang ở bảy quốc gia do 12 phòng thử nghiệm thực hiện. Kết quả đối chứng được thông báo trong tài liệu ISO/TC17/SC 1N 925, tháng 2 năm 1992. Biểu diễn bằng đồ thị biểu diễn các dữ liệu về độ chụm được trình bày trong Phụ lục B. Đường cong bằng phẳng của độ tái lập là bao quanh đường có thể chấp nhận được mô tả trong tài liệu ISO/TC17/SC 1 N 967 và N 976. Các mẫu phân tích đã sử dụng được liệt kê trong Bảng A.1. B ả ng A.1 Mẫu Hàm lượng cacbon tổng % (khối lượng) Hàm lượng cacbon tự do % (khối lượng) Dữ liệu độ chụm 1 ) công nhận chuẩn Tìm được Độ lặp lại r Độ tái lập C1 C2 R R w NIST 342a (Gang c ầ u) BCS 172/3 (Gang Ni-Cr-Cu-Mo) ECRM 483-1 (Gang đúc) CTIF FG20 (Gang đúc) NIST 107c (Gang Ni-Cr-Mo) BCS 206/2 (Gang cao Si, P) ECRM 428-1 (Gang đúc) NIST 4k (Gang đúc) NIST 122h (Gang đúc) Thép 1,9 2 , 2 2,5 2 , 5 3,0 2,5 2 , 8 3 , 2 3,5 1 , 4 1,38 1,55 1,65 1,924 2 ) 1,98 2,4 3 ) 2,33 2,65 2,82 0,395 2 ) 1,419 1,546 1,685 1 , 953 2,132 2,406 2,313 2,642 2,882 0,383 1,412 1,551 1,700 1 , 955 2,133 2,408 2,319 2,652 2,884 0 , 388 0,0809 0,0710 0,0957 0,0789 0,0872 0,0179 0,108 0,104 0,179 0,0526 0,249 0,278 0,298 0,276 0 , 405 0,166 0,224 0,286 0,379 0,120 0,118 0,0661 0,116 0,0740 0,0907 0,0496 0,116 0,148 0,254 0,0685 C1 : trung bình trong ng à y C2 : trung bình khác ng à y 1) Hàm lượng cacbon tự do. 2) Giá trị trung bình của các mẫu phân tích được sơ bộ làm tròn số (chưa được công nhận). 3) Chưa đư ợ c công nh ậ n PHỤ LỤC B (Tham khảo) ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN CÁC DỮ LIỆU VỀ ĐỘ CHỤM Hàm lượng cacbon tự do [% (khối lượng)] Ig r = 0,255 3 Ig C , 1 -1 , 175 7 l g R w = 0,3258 Ig C, 2 - 1,083 4 Ig R = 0,439 6 lg C, - 0,698 6 Trong đó: C,1 là phần trăm hàm lượng cacbon tự do trung bình phân tích trong ngày; C,2 là phần trăm hàm lượng cacbon tự do trung bình phân tích giữa các ngày. Hình B.1 - Mối tương quan logarit giữa hàm lượng cacbon tự do (w C ) độ lặp lại (r) hoặc độ tái lập (R hoặc R w ). PHỤ LỤC C (Tham khảo) SO SÁNH GIỮA CÁC KẾT QUẢ CỦA LẦN THỬ NGHIỆM THỨ NHẤT VÀ THỨ HAI Số hiệu của mẫu Tên mẫu Hàm lượng cacbon tự do %(khối lượng) Dữ liệu độ chụm 1 ) Được công nh ậ n Tìm được ( C , 1 + W C, 2 )/2 Độ tái lập R Thử nghiệm lần 1 Thử nghiệm lần 2 Thử nghiệm lần 1 Thử nghiệm lần 2 20-1 ECRM 430-1 2,338 2,336 0,240 20-2 2 ) Gang th ỏ i 0,289 0,519 1,408 20-3 , 20 Thép 0 , 395 3 ) 0,393 0,385 0,191 0,120 20-4 P-405 2813 3) 2,794 0,330 20-5,17 ECRM 428-1 2,33 2,384 2,316 0,158 0,224 20-6 NIST 5 I 1,98 1,991 0 , 233 20-7 NIST 8b 2,37 2,361 0,234 20-8,13 ECRM 483-1 1,65 1,688 1,692 0,298 0,298 20-9 CTIF FG10 1,647 3) 1,694 0,329 20-10,14 CTIF FG20 1,924 3 ) 1 , 907 1,954 0,122 0,276 20-11 NIST 342a 1,38 1,416 0,249 20-12 BCS 172-3 1 , 55 1,549 0,278 20-15 NIST 107c 1,98 2,133 0,405 20-16 BCS 206-2 1,4 4) 2,407 0,166 20-18 NIST 4k 2,65 2,647 0,286 20-19 NIST 122h 2,82 2,833 0,397 1) Đối với hàm lượng cacbon tự do 2) Mẫu bụi mịn 3) Kết quả trung bình của thử nghiệm được làm tròn sơ bộ (kết quả chưa được công nhận chuẩn) 4) Kết quả chưa được công nhận chuẩn PHỤ LỤC D (Tham khảo) ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT NHỎ MỊN TRONG MẪU ĐỐI VỚI VIỆC XÁC ĐỊNH CACBON TỰ DO. Trong quá trình thử nghiệm với sự hợp tác quốc tế do ISO/TC 17/SC 1/WG 20 tiến hành, các thông tin được Hoa Kỳ đưa ra xem xét như sau (xem tài liệu ISO/TC 17/SC 1 N 925 chi tiết hơn có trong “Báo cáo về WG20”). D.1. Nhận xét và kết quả thử Có khả năng có tính thay đổi trong kết quả nhận được trong quá trình thử nghiệm WG20 có thể gây ra bởi cacbon tự do nhỏ mịn bong ra. Các kết quả phân tích sau này trên 13 mẫu do NIST122i cung cấp (gang ở dạng phoi tiện) nhằm thử nghiệm tính đồng đều của cacbon tổng, có khuynh hướng ủng hộ quan điểm trên. Các mẫu được lấy từ những thùng lớn của NIST 122i và được đánh dấu nhận biết theo số hiệu của từng thùng, “T” đối mẫu lấy ở phía trên thùng và “B” đối với mẫu phía đáy thùng. D.1.1. Xác định hàm lượng cacbon tổng trong những mẫu riêng biệt Mỗi một trong số 13 mẫu được phân tích 12 lần trên thiết bị LecoCS-44 sử dụng 0,4 g mẫu và 2,2 g chất trợ dung vonfram kim loại. Các kết quả được trình bày trong Bảng D.1. Có một sự khác biệt lớn giữa các kết quả của hàm lượng cacbon, mặc dù trung bình của sáu mẫu “T” cũng giống như trung bình của bảy mẫu “B”: 3,494 % (khối lượng) cho mỗi trường hợp và cũng giống hệt như trung bình của tất cả 156 lần xác định. D.1.2. Xác định cacbon tổng trong mẫu hỗn hợp sau khi sàng Một mẫu hỗn hợp được chuẩn bị bằng cách kết hợp từ 13 mẫu trên, mỗi mẫu lấy 10 g. 130 g mẫu sau đó được sàng qua rây (40 mesh) trong khi vừa lắc vừa vỗ nhẹ khoảng 10 min. Có khoảng 0,24 g mẫu chảy xuống qua rây. D.2. Phân tích mẫu hỗn hợp sau khi loại bỏ mẫu nhỏ mịn Hàm lượng cacbon tổng (13 kết quả xác định) 3,481 % (khối lượng) 3,454 % (khối lượng) 3,452 % (khối lượng) 3,457 % (khối lượng) 3,432 % (khối lượng) 3,454 % (khối lượng) 3,431 % (khối lượng) 3,419 % (khối lượng) 3,405 % (khối lượng) 3,408 % (khối lượng) 3,361 % (khối lượng) 3,456 % (khối lượng) 3,415 % (khối lượng) Trung bình = 3,433 % (khối lượng) Sai lệch so tiêu chuẩn = 0,0313 % (khối lượng). Hệ số biến đổi = 0,912 %. D.3. Phân tích vật liệu nhỏ mịn Cacbon tổng = 31,8 % (khối lượng) D.4. Hàm lượng cacbon tổng của mẫu hỗn hợp trước khi sàng. Khối lượng cacbon trong mẫu nhỏ mịn được loại bằng sàng = 0,24 x 0,318 = 0,076 g. Phần đóng góp thêm vào hàm lượng cacbon của toàn bộ 130 g mẫu là = 0,058% (khối lượng). Hàm lượng cacbon tổng của mẫu hỗn hợp trước khi sàng = 3,433 + 0,058 = 3,491 % (khối lượng). Điều này tương quan rất tốt với kết quả thu được 3,494 % (khối lượng) so với trung bình của 156 kết quả khi phân tích của 13 mẫu riêng rẽ. D.5 . Kết luận Bằng chứng nêu trên chỉ ra một cách thuyết phục là với sự có mặt của cacbon tự do trong mẫu nhỏ mịn lớn quá mức (trong trường hợp này 31,38%) gây ảnh hưởng đến tính đồng đều của cacbon tổng và tương tự ảnh hưởng đến tính đồng đều của cacbon tự do, hậu quả là một sai lệch lớn đối với các kết quả phân tích trong quá trình kiểm tra thử nghiệm của WG20. Bảng D.1- Xác định cacbon tổng trong mẫu hỗn hợp NIST 122i [%(khối lượng)] Lần phân tích Tên mẫu 1T 1B 2T 2B 3T 3B 4T 4B 5T 5B 6T 6B 7B 1 3,506 3,406 3 , 571 3,598 3,533 3,560 3 , 457 3,542 3,500 3,510 3,504 3,594 3,533 2 3,518 3,448 3,514 3,571 3,572 3,516 3,493 3,510 3,506 3,500 3 , 515 3,549 3,525 3 3,470 3,472 3,523 3,527 3,589 3,539 3,550 3 , 539 3,461 3,463 3,521 3 , 516 3 , 548 4 3,451 3,409 3,564 3,528 3,579 3,544 3,470 3,486 3,450 3,447 3,526 3,569 3,521 5 3,433 3,403 3,451 3,509 3,556 3,557 3,409 3,524 3,495 3,454 3,451 3,521 3,470 6 3,470 3,461 3,560 3,543 3,540 3,501 3,475 3,519 3,473 3,454 3,510 3,584 3,509 7 3,465 3,452 3,553 3,544 3,593 3,488 3,473 3,542 3,460 3 , 492 3,493 3 , 499 3 , 530 8 3,490 3,425 3,543 3,521 3,490 3,489 3,485 3,502 3,501 3,526 3,542 3,589 3,480 9 3,448 3,440 3,560 3,485 3,554 3,537 3,533 3,455 3,477 3,433 3,419 3,506 3,367 10 3,500 3,416 3,525 3,467 3,471 3,457 3,501 3,533 3,488 3,336 3,424 3,440 3,449 11 3,375 3,442 3,450 3,525 3,471 3,051 3,457 3,471 3,450 3,475 3,432 3,491 3,423 12 3,398 3,384 3,545 3,554 3,530 3,484 3,435 3,498 3,479 3,444 3,366 3,450 3,432 T ru ng bình 3,460 3,430 3 , 530 3 , 531 3,540 3,515 3,478 3,510 3,478 3,461 3 , 475 3,526 3,482 SD 1) 0,0428 0,0267 0,0410 0,0354 0,0430 0,0325 0,0388 0,0286 0,0199 0,0488 0,0549 0,0522 0,0554 CV (%) 2) 1,2392 0,7793 1,1627 1,0026 1,2159 0,9254 1,1169 0,8125 0,5745 1,4127 1,5817 1,4808 0 , 5918 CHÚ THÍCH: Các mẫu lấy từ 18 thùng lớn chứa phoi NIST 122i. Mẫu “T” là mẫu phía trên thùng còn chữ “B” là mẫu dưới đáy thùng. 1 ) SD: Sai lệch so với tiêu chuẩn 2) CV: Hệ số biến đổi PHỤ LỤC E (Tham khảo) CÁC ĐẶC TÍNH CỦA LÒ CẢM ỨNG CAO TẦN VÀ MÁY PHÂN TÍCH CACBON HỒNG NGOẠI E.1. Nguồn oxy , được nối với van tinh chỉnh và một đồng hồ áp suất. Bộ phận điều chỉnh áp lực phải khống chế được áp s uất oxy dẫn tới lò theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Áp suất thường dùng là 28 kN/m 2 . E.2. Thiết bị làm sạch , gồm sứ trơ tẩm natri hydroxit đặt trong ống hấp thụ khí cacbonic và magie peclorat trong ống khử nước. E.3. Lưu lượng kế, có khả năng đo dòng oxy từ 0 l/min đến 4 l/min. E.4. Lò cao tần E.4.1. Lò đốt mẫu bao gồm một cuộn cảm ứng và một máy phát cao tần. Buồng lò gồm một ống silic oxit (như là ống có đường kính ngoài 30 mm đến 40 mm, đường kính trong 26 mm đến 36 mm, chiều dài 200 mm đến 220 mm) được gắn vào phía trong một cuộn cảm ứng. Ở đầu trên và dưới của ống silic oxit được bọc các tấm kim loại theo vòng chữ O. Đầu vào và đầu ra của khí được chế tạo đi qua các tấm kim loại này. E.4.2. Máy phát thường dùng có công suất biểu kiến là 1,5 kVA tới 2,5 kVA, nhưng tần số có thể khác nhau do các nhà sản xuất thiết bị. Các tần số đã sử dụng là 2 MHz đến 6 MHz, 15 MHz và 20 MHz. Điện năng từ máy phát được cấp cho cuộn cảm bao quanh ống lò silic oxit và nó thường được làm nguội bằng không khí. E.4.3. Chén sứ chứa mẫu, chất trợ dung được đặt trên trụ đỡ tại vị trí chuẩn xác sao cho khi nâng lên, phần mẫu kim loại trong chén được đặt đúng vào trong lòng cuộn cảm ứng để ghép nối hiệu quả khi đóng điện. E.4.4. Đường kính cuộn cảm ứng, số vòng cuốn, hình khối buồng lò và công suất máy phát quyết định độ nối mạch xảy ra. Những nhân tố này do nhà sản xuất thiết bị quyết định. E.4.5. Nhiệt độ đạt được trong quá trình đốt mẫu một phần tuỳ thuộc vào các nhân tố nêu trong E.4.4, nhưng đồng thời cũng phụ thuộc vào đặc tính của kim loại trong chén nung, hình dạng mẫu phân tích và khối lượng các vật liệu. Một số trong các nhân tố này có thể thay đổi ở một mức độ nào đó do người vận hành. E.5. Thiết bị lọc bụi , có khả năng thu gom bụi oxit kim loại cuốn theo dòng oxy từ lò. E.6. Ống khử lưu huỳnh , bao gồm ống oxy hoá chứa tấm mỏng platin hoặc silic mạ platin được nung nóng và một bộ gom khí lưu huỳnh dioxit chứa bông xelulô. E.7. Máy phân tích cacbon hồng ngoại E.7.1. Ở hầu hết các thiết bị, sản phẩm khi đốt được chuyển đến hệ thống máy phân tích theo một dòng khí oxy liên tục. Khi được đi qua một buồng tia hồng ngoại, ví dụ như loại Luft, ở đó sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại do khí cacbonic hoặc khí oxit cacbon gây ra được đo đạc và tích hợp lại trong một khoảng thời gian đã lập trình trước. Tín hiệu được khuếch đại và chuyển đổi sang tín hiệu số trên màn hình theo thành phần phần trăm của cacbon. E.7.2. Trong một số máy phân tích, sản phẩm khí đốt có thể được gom trong khí oxy với một thể tích cố định và một áp suất khống chế được và hỗn hợp khí cacbonic hoặc cacbon oxit được phân tích. E.7.3. Bộ phận điều khiển điện tử thường được cung cấp để điều ch ỉ nh thiết bị về điểm “không”, bù trừ cho thí nghiệm trắng, điều chỉnh sai lệch của đường chuẩn và chỉnh sửa những hiện tượng không tuyến tính. Nói chung máy phân tích có một phương tiện để nhập khối lượng mẫu tiêu chuẩn hoặc mẫu phân tích để tự động chỉnh sửa kết quả. Thiết bị đồng thời cũng được trang bị một cân tự động đi kèm để cân chén sứ, cân mẫu phân tích và chuyển các trị số này tới máy tính.