[实用新型]有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的装置。属于金属电化学技术领域。

背景技术

众所周知，钢的质量在一定程度上取决于钢中夹杂物的数量、形态和尺寸分布。夹杂物含量是评定钢材等级的一个重要指标。通常大型夹杂物会降低钢的强度并降低钢的机械性能和腐蚀疲劳极限，但是当夹杂物的尺寸小到一定尺寸时，情况会发生变化，其表面所包含的TiO2、B、Nb等微量元素会起到细化晶粒、提高强韧性的作用。因此，为了全面深入研究夹杂物的形成机理及对钢性能的影响，就必须将夹杂物从钢中完整无损地提取出来，然后通过扫描电镜研究其成分、形态和尺寸分布。为现场的炼钢连铸和轧制过程提供控制夹杂物的依据。

现有冶金行业用于研究钢中夹杂物的主要方法是金相钢试样法、酸溶法和电解法。金相钢试样法研究钢中夹杂物的前提是必须在金相切面上暴露并寻找到夹杂物。由于钢中的夹杂物在三维基体中的分布是随机的，任意磨抛的金相面上夹杂物的出现也带有随机性。因此，用金相钢试样法很容易出现漏检的现象。此外，由于夹杂物在空间的取向不同，同一种夹杂物在金相面上也可能呈现不同的形貌和尺寸。因此用金相钢试样法往往不容易得出全面而正确的结论。

酸溶法采用各种浓度的酸混合后将金属基体溶解，一些不被酸溶解的稳定夹杂物可以保留下来，其缺点是酸性水溶液会破坏钢中的许多夹杂物，一些硅酸盐也会被溶解掉。

电解法通常采用酸性电解液，以钢试样为阳极，电解槽为阴极，通电后钢的基体呈离子状态进入溶液溶解，非金属夹杂物被保留。然后对阳极泥淘洗、磁选、还原分离得到夹杂物。而夹杂物的形貌在电解和淘洗过程中容易被破坏，化学成分容易受到电解过程阳极反应的影响而不准确，且存在电解时间长，操作困难等缺点。

传统检测非金属夹杂物的方法众多，但在完整提取钢中非金属夹杂物，并直接观察其三维形貌方面都无能为力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种将夹杂物从钢中完整无损地提取出来，并直接观察其三维形貌的有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的装置，所述装置包括电解萃取钢试样中夹杂物装置和电解液过滤装置二部分，所述电解萃取钢试样中夹杂物装置，包括电解槽和盐槽，盐槽与电解槽之间架设盐桥，并在盐槽内插入甘汞电极，甘汞电极连接直流稳压电源，钢试样置于电解槽内并连接直流稳压电源的正极作为阳极，铂丝置于电解槽内作为电解阴极，电解槽内通入惰性气体氩气；所述电解液过滤装置，包括装有滤纸的漏斗，漏斗置于一容器内，在紧贴着漏斗的下液口，放有加载聚四氟乙烯膜的真空抽滤装置，聚四氟乙烯膜孔径0.45μm。

所述的夹杂物主要包括有氧化物、硅酸盐、铝酸钙盐或/和硫化物。

本实用新型中所采用的甘汞电极，作为原电池反应的一极，不受电解液中离子浓度的影响，具有恒定电位。

本实用新型中所采用的盐桥代替了原电池两端电解液和饱和氯化钾溶液的直接接触，减免和稳定了液接电位，防止试液中的有害离子扩散到参比电极内影响其电极电位。

本实用新型的有益效果是：

1、电解过程中pH值一直保持稳定，范围在7~8之间，避免电解环境中酸性或碱性过强对夹杂物的破坏，调整合适的电解参数，可将夹杂物完整无损地从钢基体中提取出来；

2、采用电解液过滤装置，有效地将夹杂物分布集中在聚四氟乙烯膜的中心区域，提高了扫描电镜的观察效率，有利于具备自动面扫功能的扫描电镜进行统计分析。

3、应用化工工程用聚四氟乙烯膜到夹杂物的过滤分离上，从而成功提取出钢中夹杂物，并且提高了在扫描电镜下的成像清晰度。

附图说明

图1为本实用新型涉及的电解萃取钢中夹杂物装置示意图。

图2为本实用新型涉及的电解液过滤装置示意图。

图中附图标记：

电解槽1

钢试样2

铂丝3

盐桥4

甘汞电极5

直流稳压电源6

盐槽7

滤纸8

漏斗9

聚四氟乙烯膜10

容器11

真空抽滤装置12。

具体实施方式