러시아 국가표준 ГОСТ 2604.2-86

ГОСТ 2604.2−86 합금 주철. 황의 결정 방법

ГОСТ 2604.2−86

그룹 B09

국가간 표준

합금 주철

황의 결정 방법

Alloy cast iron. Methods for determinations of sulphur

МКС 77.080.10
ОКСТУ 0809

시행일 1988−01−01

정보 자료

1. 소련 흑색야금부에서 개발 및 제출

개발자

В.Д.Чехранов, канд. техн. наук; М. А. Дружинин, канд. техн. наук (책임자); Ю. Д. Худик; Т. Я. Каленченко; З. Д. Будник; Т. Н. Полторацкая; Л.В.Шеенко

2. 소련 국가표준위원회 결의 1986.12.17 N 3893에 의해 승인·시행

3. 대체함 ГОСТ 2604.2−77

4. 참조 규범·기술 문서

참조된 규범·기술 문서 표기	항, 하위항, 목록, 부속서 번호
ГОСТ 435–77	2.2
ГОСТ 859–2001	2.2
ГОСТ 860–75	2.2
ГОСТ 2604.0−77	2.2
ГОСТ 3118–77	2.2
ГОСТ 4202–75	2.2
ГОСТ 4204–77	2.2
ГОСТ 4232–74	2.2
ГОСТ 4328–77	2.2
ГОСТ 5583–78	2.2, 3.2
ГОСТ 9147–80	2.2, 3.2
ГОСТ 10163–76	2.2
ГОСТ 13610–79	2.2
ГОСТ 16539–79	2.2
ГОСТ 20490–75	2.2
ГОСТ 24363–80	2.2
ГОСТ 28473–90	1.1

5. 유효기간 제한은 국가간 표준화·계량·인증 위원회 회의록 N 2−92에 따라 해제됨 (ИУС 2−93)

6. 재발행


본 표준은 합금 주철에서 황의 질량분율이 0,004에서 0,1%인 경우에 대한 적정(티트리메트릭)법 및 쿨로노메트릭법을 규정한다.

본 표준은 합금 주철의 황 결정 부문에 관해 СТ СЭВ 5283−85와 일치한다.

1. 일반 요구사항

1.1. 분석 방법에 대한 일반 요구사항은 ГОСТ 28473에 따름.

2. 적정법

2.1. 방법의 원리

본 방법은 시료를 1250−1350 °С에서 산소 기류 중에서 연소시키고 생성된 이산화황을 물에 흡수한 다음 전분 지시약의 존재하에 요오드화-요오데이트 칼륨 용액으로 생성된 아황산(아황산성) 산을 적정하는 것에 기초한다.

2.2. 장치, 시약 및 용액

황 결정용 장치(도면 1)는 산소 공급원(산소 배관 또는 실린더) 1(산소 유량 조절용 감압 밸브 포함), KOH 용액 중의 과망간산칼륨 용액을 담은 티셴코 플라스크 2, 황산을 채운 티셴코 플라스크 3, 하부에는 수산화칼륨 과립, 상부에는 무수염화칼슘 또는 앙히드론으로 채워진 건조 컬럼 4로 구성된다. 산소 정화 시스템은 염화칼슘 튜브, 아스카라이트 컬럼 및 가스 흐름 방향의 첫 부분에는 이산화망간으로 함침된 석면, 두 번째 부분에는 앙히드론을 채운 U자형 튜브로 구성할 수 있다; 산소 유량 측정을 위한 로타미터 5; 삼방 밸브 6; 수냉식 수평 관형 전기로 7(전압 조절기 8 및 임의형 온도조절기 9로 1250−1350 °С의 가열 온도를 제공). 필요한 온도를 제공하는 모든 종류의 관형 전기로 사용 허용; 길이 600−800 mm, 내경 18−22 mm의 내화성 멀라이트-규소 관 10(사용 조건에서 전체 길이를 1250−1350 °С에서 예열). 관의 양 끝은 각 쪽에서 최소 200 mm이상 노출되어야 한다. 관은 금속 마개 또는 잘 맞는 고무 마개로 밀봉하며, 그 구멍에는 유리 또는 기타 비부식성 연결관을 삽입한다. 마개의 내부 표면은 석면 또는 비부식성 패드로 연소 방지 보호되어야 한다; 무광택 자기(포슬린) 보트(로딩용 작은 접시) 11(사용 전 분석 조건에서 작업 온도 1250−1350 °С의 산소 기류 중에서 소성하고 건조기(엑시케이터)에 보관. 엑시케이터 뚜껑의 연삭면에는 윤활제를 바르지 않음); 유리솜으로 채운 팽대부가 있는 유리관 12는 연소 시 발생하고 산소 흐름에 의해 노출되는 기계적 불순물을 제거하기 위한 가스 혼합물 정화용; 용량 25 см³(또는 마이크로뷰렛)인 뷰렛 13에 적정된 요오드화-요오데이트 칼륨 용액; 이산화황 흡수 및 적정용 장치 14.

(또는 마이크로뷰렛)로 표시된 장치

도면 1

장치(도면 2)는 동일한 형태의 두 유리 용기(흡수용 및 비교용)로 구성된다. 흡수용 용기에서는 이산화황의 흡수 및 적정 과정이 진행되고, 비교용 용기에는 적정 시 용액의 색 변화를 제어하기 위한 비교 용액이 들어 있다.

도 2 흡수용기에는 팝플로트가 달린 G자형 관이 납땜되어 있으며, 이 관을 통해 연소 생성물의 기체상 성분이 용기 안으로 들어온다. 용기 하부에는 용액을 배출하는 밸브가 있다. 관 속에 보트를 넣고 빼는 용도인 갈고리는 내열성 저탄소(저탄소강) 철사로 제작하며, 단면 형상은 무관하고 직경 3−5 mm, 길이 500−600 mm로 한다. 관은 뮬라이트-규산계 내화관이다. 보트는 도자기(ГОСТ 9147)에 따른다. 산소 — ГОСТ 5583. 염산 — ГОСТ 3118. 수산화칼륨 — ГОСТ 24363. 수산화나트륨 — ГОСТ 4328. 과망간산칼륨 — ГОСТ 20490, 질량농도 40 g/dm^3의 용액을 수산화칼륨 질량농도 400 g/dm^3 용액에 사용한다; 과망간산칼륨 40 g을 가열하면서 700−800 cm^3의 물에 녹인다. 냉각 후 수산화칼륨 400 g을 넣고 물로 1 dm^3까지 정용한다. 황산 — ГОСТ 4204. 염화칼슘. 황산망간(II) 오수화물(5수화물) — ГОСТ 435. 아스카라이트(나트론 흡섬유). 앙히드론(무수 염화마그네슘). 글라스울(유리솜). 흡수 칼럼 충전에 사용하는 이산화망간이 함침된 아스베스토스: 황산망간 13 g을 소량의 물에 용해시키고 이 용액으로 먼저 800−1000 °C에서 예열(소성)한 아스베스토스 섬유 90 g을 함침한다. 그다음 200 cm^3의 물에 용해한 과망간산칼륨 7 g을 첨가하고 수분간 끓인다. 그런 다음 뷔크너 깔때기를 이용해 여과하고, 여과액에 황산염이 더 이상 검출되지 않을 때까지 뜨거운 물로 세척한다. 이산화망간이 함침된 아스베스토스는 105 °C에서 건조한다. 요오드산칼륨 — ГОСТ 4202. 요오드화칼륨 — ГОСТ 4232. 요오드화칼륨-요오데이트칼륨 적정용액: 요오드산칼륨 0.0862 g, 요오드화칼륨 17 g 및 수산화칼륨 수화물 0.4 g을 1 dm^3의 물에 녹인다. 주괴(주철) 중 황의 질량분율이 0.05% 미만인 시료를 분석할 때에는 이 적정용액을 1:1로 희석하여 사용한다. 용액은 암갈색 유리병에 보관한다. 요오드화‑요오데이트 칼륨 용액의 질량농도는, 분석 조건에서 연소시킨 표준시료로부터(황의 질량분율이 알려져 있고 분석 대상 주철 시료와 화학 조성이 유사한 표준품) 결정한다. 요오드화‑요오데이트 칼륨 용액의 질량농도(단위: g/cm^3의 황)는 다음 식으로 계산한다. (식) 여기서 (기호) — 표준시료의 황 질량분율, %; (기호) — 표준시료의 시료량(시료 중량), g; (기호) — 표준시료의 적정에 소요된 요오드화‑요오데이트 칼륨 용액의 부피, cm^3; (기호) — 대조실험(도자기 보트 + 용융물)에 소요된 요오드화‑요오데이트 칼륨 용액의 부피, cm^3. 전분 — ГОСТ 10163. 질량농도 0.5 g/dm³의 용액(신선 조제): 전분 0.5 g을 가열하면서 50 cm³의 물에 녹인다. 얻은 용액을 500 cm³의 물이 든 플라스크에 붓고 염산 15 cm³을 넣은 다음 증류수로 부피를 1 dm³로 맞추어 혼합한다. 그 다음 교반하면서 소량씩 요오드화-요오데이트 칼륨 용액을 가해 용액이 연한 청색을 띨 때까지 적가한다. 플럭스(плавни): ГОСТ 860에 따른 주석 또는 과립 주석; ГОСТ 859에 따른 금속 구리; ГОСТ 16539에 따른 산화구리; ГОСТ 13610에 따른 전자공학용 카보닐 철 또는 카보닐 철(특수 정제품). 플럭스 내 황의 질량분율은 해당 농도 구간에 대한 표준 허용절대편차 값을 초과해서는 안 된다. 2.3. 분석 준비 노를 작업 온도로 가열한다. 고무관을 이용하여 장치를 도면 1에 따라 조립하되(연결부는 가능한 한 짧게 한다) 다음과 같이 밀폐성을 검사한다: 산소를 장치를 통해 분당 20–30방울의 속도로 흘려보낸다. 그 다음 흡수용기 앞의 고무관을 단단히 집게로 눌러 막는다. 2–3분 후 세척 플라스크에서 기포가 멈추어야 하며, 그 후 2–3분을 더 유지한다. 더 이상 기포가 발생하지 않으면 시스템은 밀폐된 것으로 본다. 도자기 관으로부터의 황 완전 연소 여부는 다음과 같이 검사한다: 도자기 관의 한쪽 끝을 정화된 산소원에, 다른 쪽을 흡수용기에 연결한다. 두 용기 모두에 연한 청색을 띠는 전분 용액을 각각 90–110 cm³씩 넣고 산소를 통과시킨다. 흡수용기의 용액 색이 변하지 않으면 도자기 관에서의 황의 완전 연소를 의미한다. 장치 작동의 정확성을 검사하기 위해 필요시 제2.3항에 따라 플럭스를 함께 사용하여 표준 주철 시료 2–3개의 시료를 연소시킨다. 그 다음 제어 실험의 보정값을 결정하기 위해 플럭스 시료를 연소시킨다. 2.4. 분석 실시 시료 0.5 g을 도자기 보트에 넣고 필요하면 플럭스로 1:1 비율로 피복한다. 시료를 담은 보트를 도자기 관의 가장 가열된 부분에 넣고 재빨리 슬라이드나 마개로 닫은 후 3방향 밸브를 이용하여 산소가 통하지 않게 1분간 유지한다. 그 후 산소를 분당 2–3 dm³의 속도로 통과시킨다. 노에서 배출되는 이산화황이 흡수용액을 탈색시키기 시작하면 뷰렛에서 요오드화-요오데이트 칼륨 용액을 용액이 항상 연한 청색을 유지하도록 적가한다. 양쪽 흡수용기 용액의 색이 동일해지고 1분 동안 변하지 않으면 적정이 완료된 것으로 본다. 연소가 끝나면 갈고리로 보트를 도자기 관에서 꺼내고 흡수용액을 신선한 용액으로 교체한다. 2.5. 결과 처리 2.5.1. 황의 질량분율(w, %)은 다음식으로 계산한다: w(%) = (V1 − V0) · c · 100 / m 여기서 V1 — 분석 시료 적정에 소요된 요오드화-요오데이트 칼륨 용액의 부피, cm³; V0 — 대조실험 적정에 소요된 요오드화-요오데이트 칼륨 용액의 부피, cm³; c — 요오드화-요오데이트 칼륨 용액의 질량농도(황에 대한), g/cm³; m — 분석에 사용한 주철 시료의 질량, g. 2.5.2. 신뢰도 0.95에서 세 번 병행 측정한 결과의 절대 편차는 표에 제시된 허용값을 초과해서는 안 된다. 표 - 황의 질량분율, % : 절대 허용편차, % - 0.004–0.010 : 0.002 - св. 0.010–0.020 : 0.005 - » 0.020–0.050 : 0.008 - » 0.050–0.100 : 0.01 3. 쿨롬법 3.1. 방법의 본질 이 방법은 주철 시료를 산소 흐름하에서 1250–1350 °C로 연소시키고, 생성된 이산화황을 일정 pH를 가진 흡수용액으로 흡수시켜 pH 변화를 유도한 뒤, 원래 pH를 회복시키는 데 소비된 전하량을 측정하여 그 전하량이 분석 시료의 황의 질량분율에 비례함을 이용한다. 3.2. 기기, 시약, 용액 쿨롬측정 장치 AC-7932 또는 동등한 기능을 갖춘 다른 형식의 장치(황 측정에 필요한 모든 부속품 포함). 내화성 몰라이트-규석 관. 도자기 보트(GOST 9147). 사용 전에 보트를 작업 온도에서 산소 분위기 하에 소성(예열)하고 건조기(데시케이터)에 보관한다. 데시케이터 뚜껑의 연마면에는 윤활제를 바르지 않는다. 산소 — GOST 5583. 흡수용액과 보조 용액은 사용 중인 쿨롬측정 장치의 사용설명서에 따라 조제한다. 플럭스로는 고순도의 산화바나듐(V2O5) 0.2 g을 사용한다. 플럭스에 대한 대조실험의 황 질량분율은 해당 농도 구간에 대한 절대 허용편차를 초과해서는 안 된다. 3.3. 분석 준비 장비는 사용설명서에 따라 작업 준비를 한다. 가스 계통의 밀폐성을 점검한다. 작업 시작 전에 장치를 통해 산소를 통과시키고 도자기 관을 소성하여 장치의 지시값이 최소의 안정된 값에 도달할 때까지 잔류 이산화황을 제거한다. 장비의 눈금(교정)은 분석 대상 주철과 조성이 유사한 표준시료로 실시한다. 장치의 작동 정확성은 2–3시간마다 표준시료를 연소시켜 점검한다. 3.4. 분석 실시 시료 0.5 g을 보트에 넣고 산화바나듐 0.2 g을 덮는다. 시료와 플럭스를 넣은 보트를 가장 가열된 관 부분에 넣고 금속식 막개로 빠르게 닫는다. "리셋" 버튼을 눌러 표시기를 영(zero)으로 설정한다. 시료를 1250–1350 °C에서 연소시킨다. 연소 중 디지털 표시기에 연속적으로 값이 계측된다. 계수가 멈추면 분석 결과를 기록한다. 분석 전 과정에 걸쳐 병행으로 적어도 세 번의 대조분석을 실시하고 대조실험의 산술 평균값을 구한다. 3.5. 결과 처리 3.5.1. 황의 질량분율(w, %)은 다음식으로 계산한다: w(%) = X − X0 여기서 X — 분석 시료 연소 시 장비 디지털 표시기의 지시값, %; X0 — 대조실험에서 플럭스를 연소하여 얻은 디지털 표시기의 산술 평균 지시값. 3.5.2. 신뢰도 0.95에서 세 번 병행 측정한 결과의 절대 편차는 표에 제시된 허용값을 초과해서는 안 된다. 합금 주철의 품질 평가에 있어 의견 차이가 있을 경우 쿨롬법으로 황을 결정한다.