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鋼鐵化學(xué)成分分析范文第1篇

關(guān)鍵詞 鍛件；淬火組織；應(yīng)力；壓力容器

中圖分類號(hào)O6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）102-0147-02

0 引言

雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司制造壓力容器用大端板，材質(zhì)為16MnⅡ鍛件，在中間火焰切割方孔及金加工密封面和螺栓孔后發(fā)現(xiàn)在R角內(nèi)側(cè)有裂紋，用肉眼仔細(xì)觀察可見(jiàn)裂紋周圍顏色較深，R底部加工刀痕與裂紋平行，見(jiàn)圖1～圖2。

筆者采用化學(xué)成分分析，宏、微觀組織檢驗(yàn)，斷口觀察等方法對(duì)該鍛件開裂進(jìn)行了分析，以揭示其失效原因。

1 理化檢驗(yàn)

1.1化學(xué)成分

1.5顯微硬度測(cè)試

2 分析與討論

1）化學(xué)成分分析表明，化學(xué)成分中主要元素的含量符合NB/T47008-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)16Mn鋼的技術(shù)要求；

2）力學(xué)性能分析表明，力學(xué)性能指標(biāo)符合NB/T47008-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)16Mn鋼的技術(shù)要求；

3）斷口分析結(jié)果：裂紋起源于加工R的底部，裂紋以準(zhǔn)解理方式擴(kuò)展；

4）對(duì)開裂處的金相組織分析，可見(jiàn)開裂處表面組織為馬氏體+殘余奧氏體，組織變化層深度約為1.12mm，可以推測(cè)在加工過(guò)程中由于表面過(guò)熱達(dá)到淬火溫度并在冷卻過(guò)程中存在淬火過(guò)程而得到馬氏體組織，即由表面加工導(dǎo)致的二次淬火，從而在加工表面由于馬氏體組織的存在，組織應(yīng)力過(guò)大，在加工R的底部容易因?yàn)榻M織應(yīng)力大而導(dǎo)致開裂；對(duì)鍛件基體顯微組織檢驗(yàn)可見(jiàn)基體組織為鐵素體+珠光體，由于基體組織應(yīng)力小從而在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中雖然呈穿晶擴(kuò)展，但是并非像表面馬氏體區(qū)域的裂紋擴(kuò)展筆直且快速；

5）對(duì)開裂處試樣表面部位的顯微維氏硬度測(cè)試，可知該處的硬度達(dá)到了50HRC以上，從而驗(yàn)證了該處確實(shí)經(jīng)過(guò)了淬火過(guò)程產(chǎn)生了馬氏體組織，由于硬度高組織應(yīng)力大從而使得在R底部容易首先萌生裂紋。

3結(jié)論與建議

綜合以上分析，鍛件在進(jìn)行火焰切割過(guò)程中，加工表面形成淬火組織，在加工R底部應(yīng)力集中處因應(yīng)力較大而導(dǎo)致開裂。

建議在火焰切割前在R角周圍打上幾個(gè)小孔，以便切割時(shí)應(yīng)力可以釋放。

參考文獻(xiàn)

[1]韓德偉，張建新.金相試樣制備與顯示技術(shù).長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005.

[2]唐汝鈞.機(jī)械工程材料測(cè)試手冊(cè)---物理金相卷.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[3]石德珂，金志浩.材料力學(xué)性能.西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.

[4]上海市機(jī)械制造工藝研究所.金相分析技術(shù).上海：上?？萍嘉墨I(xiàn)出版社，1987.

[5]胡世炎.破斷故障金相分析.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1979.

鋼鐵化學(xué)成分分析范文第2篇

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 問(wèn)題分析 發(fā)展趨勢(shì)及創(chuàng)新

【分類號(hào)】：F426.3

1 鋼鐵自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題

自動(dòng)化技術(shù)一般而言，是指應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等多領(lǐng)域多學(xué)科的復(fù)合交差型綜合技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于大型、復(fù)雜、作業(yè)成本較高的工業(yè)領(lǐng)域中，由于傳統(tǒng)作業(yè)技術(shù)作業(yè)速度慢、作業(yè)準(zhǔn)確性較低等缺點(diǎn)，已經(jīng)完全被自動(dòng)化技術(shù)所取代，相比而言，自動(dòng)化技術(shù)具有高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化、準(zhǔn)確性和快速性等優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)于鋼鐵這樣一種流程工業(yè)而言，流程復(fù)雜、覆蓋面廣、規(guī)模大，就特別需要自動(dòng)化技術(shù)貫穿其生產(chǎn)的始終，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)循環(huán)過(guò)程的高效。樣品的實(shí)物流轉(zhuǎn)分析檢測(cè)是保證鋼鐵質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，主要包括：原材料進(jìn)廠的樣品采集、制樣，中間產(chǎn)品的樣本采集、制樣，成品的樣品采集、制樣主要是指成本鋼材的抽樣檢測(cè)，確保鋼材質(zhì)量。

分析檢測(cè)過(guò)程是對(duì)夾物試樣并分析檢測(cè)獲得結(jié)呆數(shù)據(jù)的過(guò)程，傳統(tǒng)的分析檢測(cè)手段一般是以手工化學(xué)分析方法為主，這種分析手段穩(wěn)定性較差、人為誤差大，不能保證檢測(cè)結(jié)果與事實(shí)相符，目前，光電直讀光譜儀已成為樣本化學(xué)成分分析的首選儀器，X熒光光譜分析儀則是生鐵和其它礦類化學(xué)成分分析的首選儀器，儀器分析相比于手工化學(xué)分析具有靈敏度高、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，相對(duì)縮小了檢測(cè)誤差；另一方面，這種儀器的生產(chǎn)本身就具有高精度、高穩(wěn)定、快速化、自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，具有相當(dāng)精密的物理與幾何光學(xué)系統(tǒng)，精密機(jī)械系統(tǒng)，電子傳感測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面系統(tǒng)，是一種近乎完美的自動(dòng)化分析檢測(cè)裝置，保證檢測(cè)可靠性，加之多功能計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)技術(shù)，使其操作過(guò)程方便、簡(jiǎn)單、易于掌握。

信息流過(guò)程的自動(dòng)化，指分析檢測(cè)得到的結(jié)果數(shù)據(jù)到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求者處或其它部門的過(guò)程，即這樣的過(guò)程是信息的反饋過(guò)程，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)反映產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，進(jìn)而改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程。傳統(tǒng)的方式是通過(guò)電話報(bào)告或人工報(bào)告單的方式進(jìn)行傳送的，前者容易出差錯(cuò)，后者滿足不了及時(shí)性要求，因此，通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)告的方式提高檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)出的速度和準(zhǔn)確性成為大型鋼鐵企業(yè)需要解決的問(wèn)題。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，不同企業(yè)應(yīng)用不同遠(yuǎn)程報(bào)告裝置，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了信息流過(guò)程的自動(dòng)化。

雖然鋼鐵自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)深入企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，但是其發(fā)展中還是存在著諸多問(wèn)題，鋼鐵行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放和泄露的有害物質(zhì)，如果排放超標(biāo)，將會(huì)有礙于環(huán)境安全，造成不良甚至于嚴(yán)重后果，企業(yè)要在各環(huán)節(jié)設(shè)定專門的檢測(cè)裝置以檢測(cè)排放指標(biāo)，一旦造成環(huán)境污染，企業(yè)所需的整治環(huán)境污染的成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于檢測(cè)裝置和在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)廢棄有害物質(zhì)處理的成本，但由于引進(jìn)治理廢棄物質(zhì)的設(shè)備成本較高，將其引入自動(dòng)化系統(tǒng)中的環(huán)節(jié)復(fù)雜，因此很多企業(yè)放棄廢棄物質(zhì)處理設(shè)備的引進(jìn)，雖然自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)于廢棄物排放可以進(jìn)行檢測(cè)，但無(wú)法通過(guò)化學(xué)或物理手段治理使其達(dá)標(biāo)后排放，企業(yè)不能兼顧生產(chǎn)效益與環(huán)境效益相結(jié)合。

2 鋼鐵自動(dòng)化的發(fā)展動(dòng)向與趨勢(shì)

隨著鋼鐵企業(yè)管理現(xiàn)代化、操作自動(dòng)化的發(fā)展，及企業(yè)內(nèi)控體系的不斷完善，自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)內(nèi)控系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，其自動(dòng)化生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)被內(nèi)控體系很好的監(jiān)督與控制，實(shí)現(xiàn)效益與成本的雙向調(diào)節(jié)，達(dá)到效益最大化、產(chǎn)能最大化，而保證成本最低的原則，信息管理系統(tǒng)（IMS）的應(yīng)用就是這種趨勢(shì)的很好體現(xiàn)，作為集現(xiàn)代化管理方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)，IMS利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)采集、處理、存貯、傳輸?shù)确矫娴膹?qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)樣品管理，數(shù)據(jù)管理、資源管理，事務(wù)管理、報(bào)表管理等實(shí)驗(yàn)室管理的自動(dòng)化。

傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)發(fā)展方向是生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，以大規(guī)模來(lái)創(chuàng)造效益，現(xiàn)在的發(fā)展動(dòng)向是從使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定化發(fā)展到使產(chǎn)品高質(zhì)量化精品化，現(xiàn)代高質(zhì)量建筑對(duì)高質(zhì)量鋼材的需求數(shù)量巨大，鋼材形態(tài)隨著不同建筑要求而不同，要求企業(yè)要根據(jù)市場(chǎng)需求適時(shí)調(diào)整生產(chǎn)策略。

而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高效、準(zhǔn)確的自動(dòng)化發(fā)展要求已經(jīng)不能完全滿足時(shí)代的要求了，低碳、節(jié)能、高產(chǎn)出、低成本逐漸成為自動(dòng)化改革與發(fā)展的未來(lái)動(dòng)向，激烈的鋼鐵行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)者不斷降低生產(chǎn)成本，自動(dòng)化系統(tǒng)的環(huán)節(jié)改良能夠給企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中提供一席之地，走節(jié)能高效之路是企業(yè)的必然選擇。而鋼鐵企業(yè)面臨的難題是，在原材料燃料價(jià)格不斷上漲的前提下，想要降低成本絕非易事，加之對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的改革本身就是對(duì)企業(yè)的一次大手術(shù)，要承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，又要有巨大的財(cái)務(wù)資金的支持，改革后企業(yè)的發(fā)展前景是美好的，但改革的現(xiàn)狀是資金鏈的短缺導(dǎo)致無(wú)法扳動(dòng)改革的扳機(jī)，這種狀況對(duì)于中國(guó)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)而言都是難以擺脫的困境，政府政策傾斜與資金支持，企業(yè)上市融資、發(fā)放債券，抑或是銀行貸款，拯救危局的手段多種多樣，但何種手段會(huì)真正奏效，鋼鐵自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)如何，真的要我們拭目以待，翹首以盼。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，鋼鐵仍然是工業(yè)、農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)和國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)。而自動(dòng)化技術(shù)打破了長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)的電氣、儀表、計(jì)算機(jī)等技術(shù)在控制設(shè)備方面對(duì)鋼鐵企業(yè)的分工和專業(yè)界限，真正使控制對(duì)象成為一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。提高了系統(tǒng)的操作性和實(shí)用性，使控制系統(tǒng)的硬件和軟件資源可以共享，從而減少了鋼鐵設(shè)備的巨額投資。鋼鐵工業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，必須加快發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，發(fā)展計(jì)算機(jī)綜合的自動(dòng)控制系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，并帶動(dòng)其他自動(dòng)化技術(shù)，如新裝備、檢測(cè)技術(shù)、設(shè)備診斷等的發(fā)展，才能立足市場(chǎng)，獲得更大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

鋼鐵化學(xué)成分分析范文第3篇

關(guān)鍵詞：資源優(yōu)勢(shì)；采購(gòu)價(jià)格；最大配比量；鐵前成本

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.034

1 引言

如今鋼鐵市場(chǎng)持續(xù)低迷，鋼鐵行業(yè)凈利潤(rùn)極低，加上面對(duì)環(huán)保風(fēng)暴，鋼鐵行業(yè)遭受重大打擊，此時(shí)降低鐵前成本，便是保證噸鋼利潤(rùn)的有利法寶，我公司采購(gòu)的高鈦酸粉價(jià)格較其他精粉每噸便宜五、六十元，也就意味著多使用一噸高鈦酸粉，噸鋼利潤(rùn)就能提升五、六十元。對(duì)此在保證各項(xiàng)產(chǎn)質(zhì)量的前提下，進(jìn)行研究高鈦酸粉的最大使用量，以降低鐵前成本，提高噸鋼利潤(rùn)。

2 正文

2.1 對(duì)含鈦精粉的研究

我國(guó)含釩精粉主要以釩鈦磁鐵礦為主，釩鈦磁鐵礦主要分布在攀西和承德地區(qū)，攀鋼和承鋼冶煉釩鈦磁鐵礦技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。大部分企業(yè)和技術(shù)人員都是對(duì)釩鈦磁鐵礦進(jìn)行研究，而我廠采購(gòu)的高鈦酸粉中釩含量可忽略不計(jì)，主要是考慮鈦含量，但是總的來(lái)看，還是以研究燒結(jié)礦中鈦含量為主，所以關(guān)于釩鈦磁鐵礦方面的文獻(xiàn)具有一定的參考價(jià)值。其他企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員主要從燒結(jié)礦中堿度、FeO、SiO2、MgO、Al2O3、TiO2以及鐵水中含鈦爐渣變稠特性等方面進(jìn)行研究。

2.2 堿度對(duì)釩鈦燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

我公司高爐使用釩鈦燒結(jié)礦，分析堿度影響對(duì)含鈦燒結(jié)礦冶金性能影響的試驗(yàn)研究，隨著燒結(jié)礦堿度由1.7倍到2.1倍，粒度趨向均勻，堿度為1.8倍時(shí)返礦率25 %，隨著堿度的增大，燒結(jié)的返礦率降低到20%，堿度由1.9增至2.1時(shí)，返礦量變化不大，粒度（15-40mm）燒結(jié)礦隨著堿度升高而增加，主要原因是鐵酸鈣液相量增大，隨著CaO的含量增加，更易生成低熔點(diǎn)液相，燒結(jié)的固結(jié)強(qiáng)度增大。

（1）冶金性能測(cè)定。經(jīng)化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)隨堿度的提高，成品礦中化學(xué)成分變化不明顯，只有CaO含量隨堿度增加而增大，這是因?yàn)樵黾恿松遗浔仍斐傻模鳩eO含量隨堿度提高呈下降趨勢(shì)，是由于增加生石灰配比，混合料制粒效果良好，料床透廡越蝦茫氧化氣氛增加，鐵酸鈣的生成抑制了Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)變。

（2）低溫還原粉化率。堿度由1.7倍增至2.1倍時(shí)，低溫還原粉化率得到改善，堿度的變化對(duì)低溫還原粉化率影響較大。分析原因主要是燒結(jié)礦堿度越高，越有利于鐵酸鈣系低熔點(diǎn)化合物的生成，增加了液相量的數(shù)量，高堿度燒結(jié)原料中的生石灰數(shù)量增多，粘結(jié)劑的增大有利于燒結(jié)原料的造球性，改變料層的透氣性，有利于鐵酸鈣的生成和保留。

（3）荷重軟化性能。燒結(jié)礦的荷重軟化性能受堿度影響較大，堿度低的燒結(jié)礦中礦物種類多，強(qiáng)度小，燒結(jié)礦受熱膨脹產(chǎn)生大量細(xì)小顆粒，更易形成低熔點(diǎn)硅酸鹽礦物，使燒結(jié)礦過(guò)早收縮，在高爐冶煉過(guò)程中提前出現(xiàn)軟熔帶，縮短間接還原反應(yīng)時(shí)間，因此高堿度燒結(jié)礦是縮短軟溶區(qū)間，軟熔帶位置低的優(yōu)質(zhì)原料。

2.3 TiO2含量對(duì)燒結(jié)礦性能影響的研究

根據(jù)TiO2含量的增大，燒結(jié)料熔化溫度隨著上升，液相量隨之減少，液相流動(dòng)性變差，燒結(jié)礦強(qiáng)度和成礦率均有所下降，還原性變差，熔化性和滴落性能變低。

實(shí)際生產(chǎn)中，隨著TiO2含量增加，應(yīng)利用相應(yīng)的方法消除其不利影響，如：提高料層厚度、增加配碳量、添加硼化物等相應(yīng)措施，可以有效的增強(qiáng)燒結(jié)過(guò)程。

2.4 FeO對(duì)釩鈦燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量影響的研究

FeO對(duì)釩鈦燒結(jié)礦的成礦率和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)有很大的影響，F(xiàn)eO含量為3.3%時(shí)，燒結(jié)礦的成礦率和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)均有所下降，成礦率為55.2%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為72. 3%，隨著FeO含量增加，燒結(jié)礦的成礦率和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)隨之增大。FeO含量小于8.0%時(shí)成礦率和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高較快，8.0%-9.5%時(shí)幅度升高較小，當(dāng)FeO等于9.5%時(shí)，成礦率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度達(dá)到最高，當(dāng)FeO含量大于9.5%時(shí)，隨著FeO含量增加，燒結(jié)礦的成礦率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度則下降。

2.5 MgO對(duì)釩鈦燒結(jié)礦冶金性能影響的研究

隨著MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，燒結(jié)礦還原度稍有下降。隨著MgO含量增大，燒結(jié)礦低溫還原粉化率隨之降低，當(dāng)MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從2.3%增加到2.5%、2.8%、3.2%、3.5%時(shí)，燒結(jié)礦低溫還原粉化率分別下降了0.23、1.08、2.1、3.01個(gè)百分點(diǎn)。

2.6 煉鐵使用含鈦燒結(jié)礦的影響

（1）含鈦爐渣的化學(xué)成分。煉鐵高爐產(chǎn)生的爐渣，其成分主要來(lái)源于含鐵原料（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）、燃料（焦炭、煤粉）所帶入的各項(xiàng)成分，為滿足高爐冶金性能要求，選擇并確定合適的爐渣成分，其冶煉操作過(guò)程稱為造渣制度。一般造渣制度形成四元渣系（CaO-SiO2-MgO-AL2O3），而冶煉釩鈦燒結(jié)礦則為五元渣系（CaO-SiO2-MgO-AL2O3-TiO2）。含鈦爐渣按照TiO2含量，可分為高鈦渣（>25%）、中鈦渣（15%-25%）和低鈦渣（

（2）含鈦爐渣粘度。關(guān)于含鈦高爐渣的堿度，主要是二元堿度（

CaO/SiO2）和TiO2含量變化是影響高爐在高溫還原條件下粘度的主要因素；含鈦爐渣粘度根據(jù)TiO2含量的變化在一定的區(qū)間范圍內(nèi)呈正比關(guān)系變化；高鈦渣的粘度隨著堿度的增加，先變大然后減小，且在在二元堿度（CaO/SiO2）為1.2時(shí)達(dá)到最大值。

3 結(jié)論

含鈦爐渣的冶煉過(guò)程受很多因素的影響，其中CaF影響最大， MgO含量增大時(shí)，爐渣的粘度變化不大；爐渣堿度增大時(shí)，爐渣的粘度呈反比關(guān)系降低，TiO2含量增加，爐渣粘度變化基本不變，說(shuō)明TiO2含量變化對(duì)爐渣粘度影響不大；當(dāng)爐渣溫度升高時(shí)，爐渣粘度增加，TiO2在高溫狀態(tài)被C還原成高熔點(diǎn)物質(zhì)TiC或TiN高熔點(diǎn)化合物，隨著爐渣中TiO2的增加，爐渣粘度快速上升，因此說(shuō)明爐渣溫度變化是影響含鐵爐渣粘度變化的主要因素，即鐵水物理熱的高低，是含鐵爐渣粘度變化的主要因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文英.堿度對(duì)釩鈦燒結(jié)礦質(zhì)量的影響[R].

鋼鐵化學(xué)成分分析范文第4篇

關(guān)鍵詞：CO2腐蝕；穿孔；失效分析；腐蝕產(chǎn)物形貌；腐蝕機(jī)理；

1 前言

在石油和天然氣勘探開發(fā)過(guò)程中，CO2作為開采伴生氣同時(shí)產(chǎn)出。由于CO2的廣泛存在，使得石油和天然氣開采和集輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程面臨著嚴(yán)重的CO2腐蝕威脅[1]。

CO2容易溶于水，形成H2CO3，降低環(huán)境的pH，對(duì)石油和天然氣開采與集輸系統(tǒng)中的油套管鋼、管線鋼等造成嚴(yán)重的腐蝕，并且H2CO3可以直接在鋼鐵表面還原，因此在相同pH條件下，CO2水溶液的腐蝕性要比HCl溶液還要強(qiáng)[2]。CO2腐蝕穿孔造成的原油和天然氣泄漏事故，不僅直接造成了資源的浪費(fèi)，還污染了水和大氣資源，破壞了環(huán)境。在能源需求日益增大，油氣工業(yè)大發(fā)展的今天，CO2腐蝕成為困擾油氣工業(yè)發(fā)展的一個(gè)極為突出并急需解決的問(wèn)題。

2 腐蝕分析

2.1化學(xué)成分分析

取樣對(duì)泄漏管道進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1。分析結(jié)果表明，管道的化學(xué)成分符合GB/T 9711.2-1999[3]的對(duì)規(guī)定。

2.2. 掃描電鏡分析

對(duì)管道內(nèi)部泄漏孔處進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)壁被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，腐蝕產(chǎn)物上可見(jiàn)龜裂裂紋，未見(jiàn)金屬表面。

2.3 XRD物相分析

為確定腐蝕產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，對(duì)管道內(nèi)壁泄漏孔處的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了XRD物相分析。檢測(cè)結(jié)果表明，腐蝕產(chǎn)物的主要物相為Fe3O4、α- Fe2O3和FeO。

2.4 水質(zhì)分析

取泄漏管道沿線的7組水樣進(jìn)行氯離子含量測(cè)定，結(jié)果顯示氯離子含量最高達(dá)到6522mg/L，最低也到了250mg/L。說(shuō)明氯離子的含量已經(jīng)達(dá)到了很高的程度。

3. 腐蝕機(jī)理分析

根據(jù)上述的分析，管道在泄漏前處于非常惡劣的環(huán)境。首先，管道底部可能殘留Cl-含量很高的液態(tài)水；其次管道在安裝完成后，長(zhǎng)期接觸富含CO2和O2的空氣。在上述因素的影響下，在管道內(nèi)壁發(fā)生了復(fù)雜的電化學(xué)腐蝕過(guò)程，最終導(dǎo)致管道內(nèi)壁的點(diǎn)蝕和全面腐蝕的發(fā)生。

相關(guān)研究表明，在潮濕的環(huán)境中，C02的存在既可造成全面腐蝕，也可能造成局部腐蝕。其中Cl-和溫度是影響C02腐蝕形態(tài)最重要的兩個(gè)因素。排除其他因素的影響，根據(jù)溫度的不同可將CO2腐蝕分為三類：低溫區(qū)（150℃），形成鈍化膜抑制腐蝕的發(fā)生。

在本案例中，顯然管道內(nèi)部是處于低溫區(qū)，因此加入只存在CO2腐蝕的話，管道會(huì)發(fā)生全面腐蝕，不會(huì)導(dǎo)致管道在短時(shí)間內(nèi)穿孔泄漏。

Cl-在金屬材料的腐蝕過(guò)程中是一個(gè)非常特殊、非常重要的例子，它是誘發(fā)點(diǎn)蝕和促進(jìn)點(diǎn)蝕的重要因素。首先，當(dāng)腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性較差時(shí)，溶液中的Cl-會(huì)降低材料表面鈍化膜形成的可能性或加速鈍化膜的破壞，租金局部腐蝕損傷；其次，Cl-能優(yōu)先吸附于金屬缺陷的內(nèi)應(yīng)力所誘發(fā)腐蝕產(chǎn)物膜中產(chǎn)生的各種缺陷處，或者擠掉吸附的其他陰離子，或者穿過(guò)膜的孔隙直接與金屬接觸后發(fā)生作用，形成可溶性的化合物，引起金屬表面的微區(qū)溶解而產(chǎn)生點(diǎn)蝕核心；再者，Cl-的自催化效應(yīng)會(huì)加速金屬的溶解，導(dǎo)致金屬一直處于活化態(tài)；最后，為維持點(diǎn)蝕坑內(nèi)的電中性，Cl-還會(huì)在點(diǎn)蝕坑內(nèi)富集，造成局部pH值下降，而且Cl-在點(diǎn)蝕坑內(nèi)外的濃度也會(huì)導(dǎo)致局部電偶腐蝕，閉塞電池效應(yīng)會(huì)很強(qiáng)，形成坑外大陰極、坑內(nèi)小陽(yáng)極促進(jìn)坑內(nèi)鐵的溶解，最終導(dǎo)致局部腐蝕速率很高，形成點(diǎn)蝕坑。

但是在CO2的腐蝕體系中并不是存在Cl-就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕，Cl-的濃度只有到達(dá)30mg/L以上時(shí)點(diǎn)蝕才會(huì)發(fā)生。在上述案例中，Cl-的濃度最低的水樣也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了30mg/L；加上CO2的腐蝕處于低溫區(qū)，管道內(nèi)部產(chǎn)生的FeCO3膜疏松且無(wú)附著力，甚至不能成膜，不能有效阻止Cl-滲透到腐蝕層內(nèi)部，最終導(dǎo)致點(diǎn)蝕的發(fā)生。具體的電化學(xué)腐蝕機(jī)理[4]如下：

陽(yáng)極反應(yīng)：

Fe+Cl-+H2O=[FeCl（OH）]-ad+H++e

[FeCl（OH）]-ad ―>FeClOH+e

FeClOH+H+=Fe2++Cl-+H2O

陰極反應(yīng)：

CO2+H2O=H2CO3

H2CO3+e―>Had+HCO3-

HCO3-+H+=H2CO3

Had+Had=H2

由上述分析可知，管道內(nèi)部是一個(gè)富氧環(huán)境，O2的存在也會(huì)對(duì)CO2的腐蝕起到促進(jìn)作用。首先，O2作為去極化劑在有氧的條件下會(huì)與前面生成的Fe2+直接反應(yīng)生成Fe3+，F(xiàn)e3+再與O2去極化生成的OH-反應(yīng)生成Fe（OH）3沉淀。若Fe2+迅速氧化成Fe3+的速度超過(guò)Fe3+的消耗速度，腐蝕過(guò)程就會(huì)加速進(jìn)行。在管道內(nèi)部氣液交界處，充足的O2會(huì)不停的將Fe2+氧化成Fe3+，超過(guò)Fe3+的沉淀的速度，腐蝕過(guò)程就會(huì)加速進(jìn)行，進(jìn)而加快了氣液交界處點(diǎn)蝕坑的生長(zhǎng)速度。再者，隨著點(diǎn)蝕坑內(nèi)腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，腐蝕坑內(nèi)部O2逐漸被消耗，而外部O2濃度一直較高，腐蝕坑內(nèi)外形成O2濃差電池，氧濃度大的區(qū)域電位低，是為陰極；氧濃度小的區(qū)域電位高，是為陽(yáng)極，再一次導(dǎo)致坑外大陰極、坑內(nèi)小陽(yáng)極的形成，促進(jìn)腐蝕坑的發(fā)展。具體的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下：

Fe2++ O2+H2O=Fe3++2OH-

Fe3++3OH-=Fe（OH）3

另外，殘留水中Ca2+、Mg2+等離子也會(huì)促進(jìn)管道內(nèi)壁點(diǎn)蝕的形成；內(nèi)部載荷的作用也同樣會(huì)促進(jìn)點(diǎn)蝕的發(fā)展。

4結(jié)論

鋼鐵化學(xué)成分分析范文第5篇

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)礦粒級(jí) 原料結(jié)構(gòu) 固定炭 混合料水分

一、前言

燒結(jié)礦粒級(jí)對(duì)高爐冶煉過(guò)程影響很大，粒度不均勻或過(guò)小時(shí)，高爐內(nèi)料柱透氣性變差，煤氣上升阻力增大；粒度過(guò)大會(huì)減小煤氣和鐵礦石的接觸面積，還原性較低，因此需要燒結(jié)礦中間粒級(jí)40～10mm比例要多，>40mm和10～6.3mm的比例要少。燒結(jié)礦粒級(jí)影響因素較多，原料結(jié)構(gòu)、混合料粒度組成，燒結(jié)混合料的固定炭配比和水分含量，以及燒結(jié)過(guò)程，因此需要通過(guò)燒結(jié)杯試驗(yàn)分析影響燒結(jié)礦粒級(jí)的影響因素，為燒結(jié)生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

二、試驗(yàn)方案、方法及原燃料理化性能

（一）試驗(yàn)方案制定

本次試驗(yàn)方案是設(shè)定五個(gè)原料結(jié)構(gòu)：全精粉、配15%外粉、配30%外粉、配45%外粉、全外粉。每個(gè)原料結(jié)構(gòu)固定燒結(jié)礦堿度2.0倍，燒結(jié)礦MgO2.5%；每組原料結(jié)構(gòu)的燃料配比按固定碳2.9%、3.1%、3.3%三個(gè)水平進(jìn)行調(diào)整；固定原料結(jié)構(gòu)和燃料配比后進(jìn)行混合料水分調(diào)整。外粉選用近1～2年來(lái)宣鋼燒結(jié)生產(chǎn)常用的鐵礦粉，分別是PB粉、FMG粉、巴標(biāo)粉和卡粉，四種外粉分別按1.75∶1∶1.75∶1.125作為一個(gè)整體與精粉進(jìn)行同比例調(diào)整。試驗(yàn)中各種原料的配比均為其所占所有入燒原料的百分比。用直觀分析對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。試驗(yàn)原料結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

（二）試驗(yàn)方法及流程

首先根據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行配料計(jì)算，用電子秤稱出每種試驗(yàn)原料，混合料水分根據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)定進(jìn)行配加，一混為人工混合，二混為滾筒混合4min。用16～10mm的成品燒結(jié)礦鋪底料，鋪底料2 kg，底料高度20mm；設(shè)定工藝參數(shù)：點(diǎn)火時(shí)間90s、點(diǎn)火溫度1150±50℃、點(diǎn)火負(fù)壓6000Pa、 燒結(jié)負(fù)壓：9600Pa；采取人工布料，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制燒結(jié)過(guò)程并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。燒結(jié)結(jié)束后，將燒結(jié)礦從2m高處自由落下三次，裝入振動(dòng)篩篩330s，大于6.3mm的燒結(jié)礦為成品礦，檢驗(yàn)燒結(jié)礦的成品率、粒度組成、計(jì)算燒結(jié)垂直燒結(jié)速度、利用系數(shù)。同時(shí)取樣做轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度檢測(cè)、化學(xué)成分分析。

（三）原燃料化學(xué)成分及粒度組成

本次試驗(yàn)所用精粉為當(dāng)?shù)鼐?，從貯料場(chǎng)半自熔大堆取回，外粉為PB粉、FMG粉、巴標(biāo)粉和卡拉加斯粉，均從貯料大堆取回，高爐返礦從貯料大堆取回，取回后充分混勻，并取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析及粒度測(cè)定；燃料和鈣鎂灰從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取得，所用原燃料均能保證是生產(chǎn)所用原料， 原燃料化學(xué)成分見(jiàn)表2，含鐵料粒度等級(jí)見(jiàn)表3。

由數(shù)據(jù)可知，本次試驗(yàn)所用的外粉PB粉和FMG粉硅含量較低，品位較低，結(jié)晶水含較高，巴標(biāo)粉和卡拉加斯粉品位高，但巴標(biāo)粉硅含量較高，巴標(biāo)粉和卡拉加斯粉為赤鐵礦，PB粉和FMG粉由赤鐵礦和褐鐵礦組成，四種外粉TiO2含量較低，其它雜質(zhì)較少。精粉為磁鐵礦，TiO2含量較高。四種外粉的粒級(jí)較好，適宜作球核料，精粉-200目含量較高，為64%，適宜作粘結(jié)料。

三、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（一）試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4

用直觀分析對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。原料結(jié)構(gòu)為試驗(yàn)因素A，五個(gè)水平分別為1（全精粉）、2（15%外粉）、3（30%外粉）、4（45%外粉）、5（全外粉）；固定炭配比為試驗(yàn)因素B，三個(gè)水平分別為1（2.9%）、2（3.1%）、3（3.3%），混合料水分為C因素，水平為1（7.0～7.2）、2（7.3～7.4）、3（7.5～7.6）、4（7.7～7.8）、5（7.9～8.0）

（二）燒結(jié)礦粒級(jí)影響因素分析

燒結(jié)礦粒級(jí)需要中間粒級(jí)40～10mm比例要多，>40mm和10～6.3mm的比例要少，不同原料結(jié)構(gòu)對(duì)燒結(jié)礦粒級(jí)的影響：由表4數(shù)據(jù)分析可知，在全精粉燒結(jié)中燒結(jié)礦粒級(jí)中>40mm所占比例最多，為14.94%，而小粒級(jí)也較多為14.15%，40～10mm中間粒級(jí)最少，為70.9%，全精粉燒結(jié)燒結(jié)礦粒級(jí)最差，兩頭多，中間粒級(jí)少。隨著外粉配比的增加，中間粒級(jí)隨著外粉比例增加是增加的趨勢(shì)，但在全外粉時(shí)略有下降；>40mm的粒級(jí)隨著外粉比例提高是降低的趨勢(shì)，但在全外粉有所增加；10～6.3mm的粒級(jí)先是降低，在外粉30%時(shí)最低，以后隨著外粉配比的增加又增加，在全外粉燒結(jié)小粒級(jí)最高。這是因?yàn)樵诨旌狭现屏Ｖ校∮?.2mm顆粒作為粘附細(xì)料，大于0.7mm顆粒作為球核。在全精粉燒結(jié)中，只有外配高爐返礦0.7mm以上顆粒作為球核料，精粉作為粘附層，整個(gè)混合料中球核料少，混合料粒度強(qiáng)度差，燒結(jié)過(guò)程中，透氣性差，垂直燒結(jié)速度降低，因此出現(xiàn)透氣性差，液相大面積粘結(jié)現(xiàn)象，液相量少，不能有效粘結(jié)未熔礦物，致使小粒級(jí)增多；隨著外粉的增加，混合料中0.7mm以上顆粒增加，外粉特別是低熔點(diǎn)的外粉增加，更易生成鐵酸鈣粘結(jié)相，包裹更多顆粒料，使整體中間粒級(jí)增多，小粒級(jí)減少。由于顆粒料增多，料層透氣性增強(qiáng)，避免出現(xiàn)了由于透氣性差，液相大面積粘結(jié)現(xiàn)象，因而>40mm的燒結(jié)礦大粒級(jí)降低。 在全外粉燒結(jié)時(shí)，顆粒料繼續(xù)增加，粘附細(xì)料減少，料層透氣性好，垂直燒結(jié)速度加快，致使液相結(jié)晶不充分，出現(xiàn)小粒級(jí)增多現(xiàn)象，反而使中間粒級(jí)有所降低。從數(shù)據(jù)比較來(lái)看，外粉配比在30～45%時(shí)燒結(jié)礦粒級(jí)趨于均勻，粒級(jí)最優(yōu)，外粉配比在15%和全外粉中間粒級(jí)有所降低，特別是全外粉燒結(jié)時(shí)小粒級(jí)最多，全精粉燒結(jié)中間粒級(jí)最低，指標(biāo)最差。因此外粉和精粉合理搭配時(shí)，保證足夠的球核料，又有適宜的粘附料，控制垂直燒結(jié)速度，燒結(jié)礦粒級(jí)指標(biāo)保持較優(yōu)。

固定炭含量對(duì)燒結(jié)礦粒級(jí)的影響：適宜的燃料用量有利于燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行，能生成足夠的液相，燃料用量較小，液相層較薄，料層透氣性就好，大粒級(jí)減少，小粒級(jí)增多；燃料用量較多，液相層增厚，大粒級(jí)增多，小粒級(jí)減少。就本次試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，隨著固定炭含量的增加，>40mm粒級(jí)增加，10～6.3mm小粒級(jí)減少，但40～10mm中間粒級(jí)基本保持不變，固定炭含量對(duì)燒結(jié)礦中間粒級(jí)影響較小，對(duì)>40mm粒級(jí)和10～6.3mm小粒級(jí)影響因素較大，生產(chǎn)中只要保持適宜的固定炭含量即可。

混合料水分對(duì)燒結(jié)礦粒級(jí)的影響：混合料水分在燒結(jié)中起到的一個(gè)主要作用是制粒，是影響混合料制粒的最主要因素。在混合料制粒中，小于0.2mm顆粒作為粘附細(xì)料，大于0.7mm顆粒作為球核料，中間顆粒很難粒化，制粒過(guò)程取決于混合料水分，當(dāng)混合料水分增加時(shí)，這些顆粒粘結(jié)成粗粒球核，也可作為粘結(jié)細(xì)粉粘結(jié)在球核料中。在本次試驗(yàn)中，混合料水分較小時(shí)，混合料粒制不好，料層透氣性差，垂直燒結(jié)速度降低，液相大面積粘結(jié)，液相層保持時(shí)間延長(zhǎng)，液相結(jié)晶較充分，因而>40mm粒級(jí)較多，小粒級(jí)減少，整體燒結(jié)礦粒級(jí)偏大，40～10mm中間粒級(jí)降低。隨著混合料水分增加，>40mm的粒級(jí)是減少的趨勢(shì)，10～6.3mm的小粒級(jí)是增多的趨勢(shì)，40～10mm中間粒級(jí)也是增多的趨勢(shì)。這是由于水分增多，混合料平均粒徑增大，料層透氣性好，避免出現(xiàn)了由于透氣性差，液相大面積粘結(jié)現(xiàn)象，因而>40mm的燒結(jié)礦大粒級(jí)降低；由于混合料水分增加，垂直燒結(jié)速度增快，料層透氣性增強(qiáng)，高溫保持時(shí)間縮短，液相結(jié)晶不充分，出現(xiàn)燒結(jié)礦小粒級(jí)增多現(xiàn)象，整體燒結(jié)礦粒級(jí)是偏小的趨勢(shì)，但小粒級(jí)增加的幅度小于>40mm粒級(jí)增多的幅度，因此整體中間粒級(jí)增多。如果水分過(guò)高，垂直燒結(jié)速度過(guò)快，液相固結(jié)不充分，小粒級(jí)增加幅度大，整體燒結(jié)礦粒級(jí)偏碎。因此生產(chǎn)中保持適宜的混合料水分，控制合理的垂直燒結(jié)速度，燒結(jié)料層既有良好透氣性，又能使燒結(jié)礦高溫保持時(shí)間延長(zhǎng)，液相結(jié)晶充分，燒結(jié)礦粒級(jí)組成較為均勻。

由極差分析可知，大于40mm和中間粒級(jí)主要影響因素是混合料水分和原料結(jié)構(gòu)，小粒級(jí)主要影響是混合料水分和固定炭含量。

四、試驗(yàn)結(jié)論

（一）由本次試驗(yàn)可知，混合料水分和原料結(jié)構(gòu)是影響燒結(jié)礦粒級(jí)的最主要影響因素。固定炭影響因素次之。因此生產(chǎn)中應(yīng)有適宜的粉礦和精礦配比以及適宜的混合料水分，保證燒結(jié)礦粒級(jí)指標(biāo)最佳。

（二）全精粉燒結(jié)由于顆粒料少造成垂直燒結(jié)速度降低，燒結(jié)礦料級(jí)中間粒級(jí)較少，大于40mm和小粒級(jí)較多，燒結(jié)指標(biāo)最低；增加外粉配比，粒級(jí)指標(biāo)得到改善，外粉配比在30～45%時(shí)指標(biāo)最優(yōu)。

（三）增加固定炭含量，燒結(jié)礦粒級(jí)中>40mm粒級(jí)增加，10～6.3mm小粒級(jí)減少，但40～10mm中間粒級(jí)基本保持不變。

（四）混合料水分較低時(shí)，>40mm粒級(jí)較多，液相層保持時(shí)間延長(zhǎng)，液相結(jié)晶較充分，小粒級(jí)減少，整體燒結(jié)礦粒級(jí)偏大，40～10mm中間粒級(jí)降低。隨著混合料水分增加，>40mm的粒級(jí)是減少的趨勢(shì)，10～6.3mm的小粒級(jí)是增多的趨勢(shì)，40～10mm中間粒級(jí)也是增多的趨勢(shì)。混合料水分高于適宜值，垂直燒結(jié)速度過(guò)快，液相固結(jié)不充分，小粒級(jí)增加幅度大，整體燒結(jié)礦粒級(jí)偏碎。