GBT25051-2010镍铁颗粒成分分析用样品的采取.pdf 22页

'ICS77．100H42a雪中华人民共和国国家标准GB／T25051—2010／ISO8049：1988镍铁颗粒成分分析用样品的采取2010-09-02发布Ferronickelshot--Samplingforanalysis(IS08049：1988，IDT)2011—06—01实施丰瞀嬲鬻瓣警襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅19 前言GB／T25051—2010／[SO8049：1988本标准等同采用ISO8．049：1988《镍铁颗粒成分分析用样品的采取》(英文版)。为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改：一“本国际标准”一词改为“本标准”；用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”；删除国际标准的前言{规范性引用文件采用国家标准。本标准的附录A、附录B和附录c为资料性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国生铁及铁合金标准化技术委员会归口。本标准起草单位：山西太钢不锈钢股份有限公司。本标准主要起草人：刘伟、戴学谦、王瑁、刘爱坤、李乐斌。 范围GB／T25051—2010／1SO804911988镍铁颗粒成分分析用样品的采取本标准规定了粒状镍铁成分分析用样品的采取。本标准适用于GB／T25049中规定的粒状镍铁的成分分析用样品的采取。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB／T21933．1镍铁镍含量的测定丁二铜肟重量法(GB／T21933．12008，ISO6352：1985，IDT)GB／T25049镍铁(GB／T250492010，ISO650l：1988，MoD)3产品组批和包装粒度：2mm～50mm批重量：≥5t如果要混合组批，每批的镍含量在k％～(^+n)％之间，其中：15≤^≤591≤n≤516≤^+n≤60”镍铁颗粒一般以散装交货，可以用卡车、火车或其他装载工具装运，装载量一般为5t～30t，火车车厢装载量可达60t。这种镍铁也可以按桶、袋或其他方式交货。4原理对于同一炉的镍铁，均匀性应该可以得到保证，因此很容易从少量份样中得到有代表性的大样。对于由多炉镍铁组成的混合批，必须取得较大的份样数量N，，所有份样构成大样。大样混合缩分后，获得适合实验室处理的中间样品。中间样品经处理后制得实验室样品。实验室样品按表1要求缩分成N，个分析样品，每个分析样品的量不超过lkg。然后，将每个分析样品在适当的条件下重熔，保证成分不发生偏差，这样制得N，个均匀的小锭”。将小锭用于仪器分析，或者加工得到屑状样品用于化学分析。5大样和中间样品的采取5．1混合批5．1．1自动散装取样如果有适宜的大样取样系统，取样这样进行。例如，将颗粒倒人料仓由皮带输送，在卸料端，出现下1)如果不混合组批(即n小于等于1)则不按本标准执行。2)一般认为，在需要的条件下，实验室内熔融炉能重熔的最大质量是1kg，通常为了取样有代表性，实验室样品的制样景超过lkg，因此有必要熔化成小锭。1 GB／T25051—2010／lSO8049：1988列两种可能性：具有遵循颗粒材料取样工艺规律的理想取样系统(例如采用横截料流取样器)——用取样铲按一定的时间间隔截取颗粒料流，取有代表性的份样。在这种情况下，每份样量应不小于20kg，一般为20kg～50kg。份样数N。列于表1。表1最小的份样数镍含量波动范围n吨位／tn<11≤n<22≤n<33≤H<44≤n≤5份样数N。5～5051015203050～200712172235200～5001015202540500～25001520253045实验室样品数N，’12345a为假定每个莆熔炉容量为lkg的情况下，熔炼样品的个数。如果重熔炉的最大容量为1／xkg，那么重熔的样品数为z·N，。注1：为r达到这个目的，应采用附录B中的随机采样规则。注2：大多数情况下，对千小批量样品，表中的第一一行都是适用的。然后将份样缩分成较小量，制得20kg～50kg的中问样品，送到实验室进一步制备。用自动缩分设备(如旋转缩分器)缩分时，其大小要适合于待处理材料的粒度。如果没有自动缩分设备，可以从大样堆中手工铲取，进行缩分。在铲取期间防止洒落。例如，每第五满铲(或不到五铲取一铲)取为缩分样，然后将得到的缩分样品继续缩分，直到获得所要求的样品量20kg--50kg。5．1．2手动散装取样在没有适宜的大样取样系统的情况下，采用手动取样。从被检查的每个单元(卡车、火车车厢、容器等)中交替铲取。被检查单元数为表1中的N。；如果单元总数小于N。时，则被检查的单元数为所有的装料单元数。例如，当20t的卡车将料卸到地上时，取样步骤可以如下：铲运20t，将每第五铲的料倒到一边；再铲运获得的4t，将每第五铲的料倒到一边；再铲运获得的800kg，将每第五铲的料倒到一边；再铲运获得的160kg，将每第五铲的料倒到一边；将获得的32虹的镍铁送往实验室。这是从一个被检查单元获得中间样品的实例。如果被检在单元超过一个，那么将每个单元中获得的中间样品混和，再缩分，直至代表该批的中间样品量为10kg～20kg。5．1．3桶(袋)装取样表1中的N。数是必需的取样桶(袋)数，如果总的桶(袋)数小rN。，那么取样桶(袋)数为总的桶(袋)数。从选择的每桶(袋)中最少取1kg的颗粒，得到20kg以上的样品，一般为20kg～50kg。如果每桶(袋)中的颗粒是均匀的，那么可以从桶(袋)上面取样。否则，应将桶(袋)倒夺，用铲交替铲取。5．2单炉组批如果均匀，取最少量的颗粒做重熔样品(例如lkg)。2 GB／T25051—2010／lso8049：1988为保险起见，可从运输或包装单元中，取3～5份份样组成大样，然后混和，缩分获得5kg～10kg中间样品。如果不是单炉组批，则按5．1执行。6中间样品的处理和实验室样品的制备一般在实验室的制样间进行。6．1混合批中间样品经混匀后，用适宜尺寸的二分器进行缩分，或用交替铲取缩分，直到缩分量等于或稍大于表1中N，的数值(以kg为单位)。表1中的取样量N。是用于重熔和代表性分析的采样量，如果还要保留一定的余料或未重熔的实验室样品，那么在缩分时就应将相应数量的颗粒存放在一边。6．2单炉组批将5．2制得的中间样品混匀并缩分，直到获得重熔所要求的量。为了保证代表性，每个重熔小锭的质量为250g～1000g。7实验室样品的重熔应保证实验室样品(棒、丸或小锭)在熔融或浇铸期间，镍或其他待测杂质元素的含量不出现偏差。实际操作过程中，采用感应加热重熔可以提高速度，一般要求氲气保护。如果提供氩气保护，熔融的样品可以在重熔坩埚中自然冷却和凝同。但是重熔后离心浇铸更好，这样可以保证：由于熔融的金属在注入模中时进行了混合，因此产生的样品均匀性好；组织结构均一，仪器分析重现性好。在离心浇铸期问最好用氩气保护。加入一种试剂(例如(1g～2g)／kg的铝屑)以避免试样氧化。最终分析时应考虑试样的稀释，校正镍含量。8重熔样品(实验室样品)的应用8．1将重熔样品在接近底部平行底面切割，获得厚约为15mm～20mm的样片。样片用于仪器分析，计算分析结果平均值。8．2钻或铣重熔样品，得到屑状样品，用作碳硫分析和其他元素的化学分析。8．2．1屑状样品加工注意事项加工(最好是切削)时应注意不要污染试样(刀具磨损污染或者被灰尘、油脂污染)。尤其要在干燥条件下加工。有些种类的镍铁样晶很硬，因此需要特别注意选择适宜的刀具和纫削条件。如果将样晶预先退火，易加工性将大大提高。8．2．2屑状样品的处理8．2．2．1洗涤如果担心屑状样品表面污染(用刀具切削时小Hr避免受到润滑油、灰!k等的污染)，用纯阿酮洗涤两次(或者用纯丙酮洗涤一次，再用纯乙醚洗涤一次)。排除溶剂，然后在空气中挥发残余溶剂，在loo℃～llo℃的烘箱中下燥至少0．5h。8．2．2．2破碎如果屑状样品取自单个重熔样品，由于浇铸的样品棒很均匀，没有必要破碎。如果屑状样品取自多个重熔样品，将样品进行破碎，均匀性和代表性会更好。实际E，屑状样品的破碎性能取决于：——镍含量：如果超过35％，合金具有延展性，难以破碎；3 GB／T25051—2010／lso8049：1988——杂质含量，尤其是碳。高碳镍铁比低碳镍铁更容易破碎。对于可破碎镍铁，应使用不会造成污染的破碎机，破碎时间为10s～30S。要求破碎盘或钵为碳化钨材质，也可用特种耐磨钢材质(不允许使用球式或棒式破碎机)。对于镍含量小于35％的镍铁，每次破碎时间不超过30S，直至全部过筛：一低碳镍铁(Lc)用筛孔2．5TnFfl的筛子；——中、高碳镍铁(MC和HC)用筛孔0．8mm的筛子。8．2．2．3均匀化和装瓶当屑状样品采自几个重熔样品时，必须均匀化，可以利用机械均质器或反复交替铲取，或通过二分器数次混匀全部材料。低碳镍铁(I，c)，必须注意所有的操作，以防止产生碳的污染。不接触纸张，纸板，橡胶，软木或塑料；可以使用金属材料和铝箔。装瓶时也要注意这些操作。中碳和高碳镍铁(MC和HC)样品可以保存在玻璃或铝制的瓶中，或者高质量的厚聚乙烯包中。利用二分器或样品分配器将样品分成若干份。份数取决于有关方的要求。最少应为：买方1份；卖方l份；仲裁l份；保留1份。4 GB／T25051--2010／ISO8049：1988附录A(资料性附录)一次份样和二次份样数量的选择理由A．1总则以下原因适用于混合批的情况。样品应符合本标准第3章中产品定义。样品的制备程序应考虑以下几方面的情况：a)颗粒样品非常均匀，不管是同一部位的不同粒度，或是同一炉的不同部位，碳、钴、铬、硫和硅等与镍含量无偏差；b)在一个混合批中，一炉与另一炉粒度会有变动；c)如有可能，在不损失镍、钴、铬、硅、硫等元素的情况下，可在氩气下重熔镍铁。但是，碳含量会有轻微的损失。实际上，已知最大容量的重熔炉为1kg，在此基础上，在表1中选择N，值。这些研究主要是针对镍含量展开的，以期得到最好的精密度。A．2制样方案一般原则按图A．I进行。将用到以下符号：N。：一次份样的数量；y。：一次方差，评估一次份样中镍含量分散情况。一次方差是在买方卸货时，在整批中可观察到轻微的不均匀现象而做的评估。这个数量是一个综合变动值(如果一次份样非常均匀，则为零)。一般不用理论公式计算，而是在卸货时根据经验观察得到结果。～。：二次份样的数量，重熔小锭的数量。y，：二次方差，评估二次份样中镍含量分散情况(质量≤1kg)。如果原材料由分散的小颗粒组成，或者是将镍含量在一定范围内的多炉样品混合，混合料的最小质量对于二次份样必须要有代表性。二次方差是天然存在的基本方差，因为块与块之间总是存在成分的变化，即便是晶粒度(或混匀)的非常好。计算这个量的数学模型应用在镍铁批上，则质量超过1kg。这就是多个铸块要进行重熔，以及要对v，和～。进行评估的原因。v。是抽样方差。公式：v一匕+坠～N，N。(A1)注：中间样品在程序操作里不考虑。在所有其他手工混匀和缩分中只有一个样品。在生产和实验室一次制样的之间传送时．要选择一个合适的量。如果分析每个重熔的样品小锭，‰一瓷+瓷+等+Vn+u⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯_。(A．2)5 GB／T25051—2010／lSO8049：1988式中：v。．——数个实验室之间比对时，整个制样和分析过程中镍含量方差y，——分析精密度的方差；”v。分析实验员之间的波动方差(分析上的)；v。多个实验室之间的波动方差(分析上的)。N。：一次份样(每份≥20kg)(54N。≤d5)发送到实验室连续混匀和缩分(或自动缩分)l中间样品丁为了达到一定的精度，通过连续混匀和缩分获取最小量的实验室样品(一般为20kg--50kg)Ⅳ、：_次份样M个样晶的重熔(每个样品≤1kg)(M≤5)分析每个样品6或图A．1一般制样程序3)V⋯V、V。的具体青义见GB／T21933．12008的附录B每个样品I诹样组成一个试样进行分析 GB／T25051—2010／ISO8049：1988A．3一次方差的评估观察数据由一些生产者在工厂获得样品时或发往用户时获得。当n=5时(镍含量的最大范围)，V。通常是很小的。n=5时保留V。一0．01，这明显超过了所有收集到的确定观测值，因此被认为是安全值。此外，也假设：V。采用上限值，当n降低时，V，随之降低。为保险起见，再稍微降低该值，设S。一√巧。见表A．1。表A．1s。的变动S。一v／再Vp10．060．00362o．070．00493o．08o．0064O09o00815o．1000100A．4二次方差的评估通过一个数学模型对这种基本方差进行评估，以获得最后结论。A．4．1如果在镍含量和每个颗粒的重最之问没有相关性，那么，不同粒度和镍含量的铸锭混和之后对基本方差无影响。A．4．2不同铸锭之间方差y。的评估这种方差是指只由于铸锭之间镍含量的不同导致的变化(不考虑小颗粒的材料组成)。这个方差有如下公式：V。』≠×丽M--Na”L(A．3)式中：一表示铸锭中镍含量测量的不确定度，即如果定义^％～(^+”)％这个范围的镍铁组批，那么就可能为(女一e)％～(^+n+e)％。理论范围是n，实际范围是n+2e；M一批中锭的总数量；N一次份样中锭的数量；a是一个系数，是通过假定的镍含量范围计算得到的数值。如下：假设情况1(最差的情况)：铸锭一半处于低限(^一e)％，而另一半处于高限(^+n+￡)％，此时口一4；假设情况2(稍差的情况)：铸锭中的含量，在上下限范围内均一的分布，此时。12；假设情况3(最好的情况)：平均值正态(高斯)分布，位于范围的中间，标准偏差位于1／6的范围。此时，a36；实际L，制造商总是希单将要组批的铸锭集巾起来；正态分布的情况是理论上的；对一批而言，假设情况2经常出现。A．4．3为达到一定的不确定度，实验室样品质量的评估(基本偏差)为达到一定的不确定度(用标准偏差曲表示)颗粒镍铁取样数量N，满足如下方程：N：!垃攀弛+醒⋯⋯⋯⋯⋯⋯(A．4)拈在式中参数口。表示颗粒质量m的变异系数，如果所有的颗粒质量都相同，那么这个系数就不存在7 GII／T25051—20IO／ISO804,,9．1988(口。=o)，这个参数用来说明取样的变异取决于产品粒度的均匀性。大颗粒和小颗粒的并排呈现对样品颗粒的一个总数N的基本方差造成不好的影响。粒度大小分布的对数曲线被用来评估1+醵的量及下式中的平均粒度质量磊和“，的量。比如，累计的小粒度比例(或大粒度)作为纵坐标，粒度大小的对数作为横坐标，E(m)一mexpf一!粤≯1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．(A．5)如果质量小于m的粒度，占了整个产品质量的50％，因此，质量大于m的粒度也占了总量的50％，颗粒质量m就可以根据切割后的粒度得到，也有相同的比例。同样，颗粒质量对数的标准偏差“。，可以从粒度大小分布曲线的斜率得到。最后，(1+醵)可以由一t。按下式得到：l+口：一exp(aln2m)从式(A．4)和(A．5)，为了使二次份样有代表性，取颗粒样品的质量M。：M。一N·E(m)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(A．6)Mo一磊(半+醵)exp(一警)⋯⋯⋯⋯⋯“舢a，相对的，s；可以用方程式(A．6a)中M的形式表示。如果s；小与y。有关，一般来说是这样的，式(A．4)”中第二个元素的第二种形式就可忽略不计，那么就有如下关系式：(A．7)因为，参数磊㈣。，d。和y。为已经制样的产晶的特征常量。作为近似值，所要求小锭的数量可以由式(A．6a)中的M。(任意形式)和重熔得到的小锭的质量M得来：N；一器很明显，比值M。／M。是向上进位取整。A．5实例应用表A．2给出各个铸锭之间方差v。的变化值。表A．3给出在假定一个大范围内的N和M。值。份样N。和N，的值在表A．1中，由下式推导出，V。一号手有：口一245’1+畦一4-．56’E一0．10(A．8)(A．9)4)换句话说，在此情况下，醣与Q!粤卫坠相比可忽略不计。5)。一12(见A．4．2)相当于是由多炉组成一批时一种不利的假设情况，a一36相当于是一种正态的似设情况a=24是为了保险起见而采用的一个中间值。6)这些数值相对于一个非常大的粒度范围，这个粒度范围不能超过正常的产品粒度(d。=12mm⋯d一25mm)。 GB／T25051m2010／ISO8049：1988表A．2各个铸锭之间方差y。的变动一批中铸锭成分含量的分布假定情况镍含量整个范围内的￡一0．10在上下限等同分布中间分布正态分布均匀分布(n+2E)2("+2￡)2(”+2￡)2("+2E)2V。一122^36n一10360012000600．040n一2l2100．40302020．134”一32560085304260．284n一44．4101．47007350．490n一56．7602．25311270．751表A．3』v和M。的变动镍含量分布范围范围颗粒大小v。=“专2。2u—h管ru一“专等y。一“警r大小分布假设NM。(kg)ⅣM．(kg)NM．(kg)～M。(kg)(}147506361600．214810109550073n=1G一27401．6824905661270288860．194G361d3342071．12105O5717l0．387G一1159021353107122670．3581780．239n一2(}22477562828l904i70．9472780．631(}32055111868737^346l8823l1．25G1336l4．50l1191．505590．7493750502n一3【}2523711．8917483．978751．99585133G3434523．64l4507．897263．95485264(}157887．761931Z．599671．306d50854n=4(j290】820．4730096．83150634210062．28G3748340．71249613．5812496808344．54G188711l892958396l4811．989881．32n一5G21382231_374609104623085．24l539349G311468623938242080191510421277605～：所取颗粒的数量；M。：为了使5。一005和V．一00025，实验室样品的质量}￡一0．10按照三种假设情况进行计算：Gl：有利的假设；G-2：一般的假设；G3：非常不利的假设。9 GB／T25051—2010／Iso8049：19881kg小锭(或取1000g为例)的质量E(m)一2．Og则有V，一j；一0．375×10_3(n+0．2)2见表A．4中显示计算值。表A．4y．的变动V，1o．000540．02320．00183o04263o．00384o．062040．00662o08135o．010140．1007一次和二次份样数(N。和N，)的选择在附录A．2中，式(A．1)显示这种方差V。是由于取样的影响，有下式：1，ve一薏+薏⋯⋯⋯⋯⋯⋯(A·10)为制样的方差V。，取一个可接受的值，已知一次方差v，，二次方差v。，就可以确定一次份样数N。和二次份样数N。的可接受的值。出于贸易的考虑，就希望使制样的方差y。尽可能的小。然而，使制样的片差小于分析方法的方差没有意义。分析方法的方差(分析者之间，实验室内和实验室问)一般在0．0025～0．010之间，因此有理由为制样方差设定一个目标值，约为0．0025或者更低。u一最+最≤0·0025⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一(A．10a)y，的值见表A．1，V，的值见表A．4，在两个表中，可看出方差取决于镍含量的范尉n。把两个表合在一起如下。y。n表A1表A4lo00360．0005420．0049o．001823o．00640．0038440008lo．0066250．010o01014显然，当V，和V。周定时，等式(A．10a)允许～，和N，的选择范围很大，所以，表A．5给山推荐值。表A．5一次份样和二次份样的推荐值(使V。小于0．0025)镍变动范围一次方差二次方差推荐∞十样数计算的制样方差NV。y。一次N。二次N，V．10．00360．000545lo．001262o．0049o．00l82102o．00140300064000384153oool71——4o．0081o．0066220do，0020650．olo001014305o．0023610 GB／T25051—2010／ISO8049：1988附录B(资料性附录)在提供的M个样本中选择其中N个的方法B．1概述从总体中抽取一个样本，不管采用何种方法，首先应注意两点：a)对抽样的样本进行定义；b)抽样过程本身。为了保证抽样代表性，抽样总体中的任一样本都有相同的概率被抽取。B．2由样本构成总体的定义方法可以使用两种方法：一是从总体中随机取样；另一种是按规则定期取样，只是第一个样本随机抽取。B．2．1随机取样在这个方法中，N个样本(或从M个对象中组合N个)中任何可能的样本具有同等概率。我们假定一批货物包含M个样本，编号从1到M。那么问题就简化为从M个整数中随机取出Ⅳ个不同的整数。为了达到这个目的，首先将N个随机数均匀分布在0～1的间隔内，有些表格直接给出了这砦数。其他(如表B．1)只给出了0h9的几行，随机排列，真正的均匀分布可以很容易的获得，即将整数部分设为零，按表中显示的设定n位，取n位。例如：表B．1是～个随机数表的实例，这些随机数在本标准中可以找到一些具体情况。从o～1均匀分布的随机数字是5位小数，5位一组按照行或列或其他有规则的方式排列。取每列的头5个数为例，获得如下数字排列：10275284153421461817等等这些数字是：0．212750．284150．34214o．61817，等等。注：在表B．1中，行和列之间的空格只是为了阅读的方便。假设z．，zz，⋯⋯，z。是一系列均匀分布得到的N个数字，所有的这些数乘以整数M，是0～M之问随机选择的一个数。№l，慨2，⋯，胁N将这些实数取整后加1：E。一[Mzl]+1Ez—LMzz]+1E。一[Mz。]+1式中：[^如．]是Mx，的整数部分。这些整数E，E：，⋯，日就标记了从包含M个对象的总体中抽取的N个样本。在这个过程中如果E。有相同的结果，那么就增加另外的z。值，直到获得N个不同的E，值。 GB／T25051--2010／lSO8049：1988B．2．2按规则定期取样在本方法中，提供的M个样本中组成N个，不是所有这些项目的样品具有相同的概率。实际上，在这些数很大时，这种概率是零，虽然任何指定的样本(至少接近)成为样品一部分的概率相同。这个近似荒谬的结果可以用单个样品的不独立性来解释。M／N的系数，比如说是Q，计算后，如果这个除法式还有余数就忽略了，比如R(R