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转炉冶炼高碳钢的工艺研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-09  浏览次数:25 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网多出鲜活生动的报道:在304号不锈钢基片上制备了Ti02纳米薄膜,常炼高钢化学成分(w钢牌号2冶炼操作2.1冶炼难点分

  中华不锈钢网多出鲜活生动的报道:在304号不锈钢基片上制备了Ti02纳米薄膜,常炼高钢化学成分(w钢牌号2冶炼操作2.1冶炼难点分析从表1可知,该系列钢种都是优质钢,要求含磷、硫较低。用转炉冶炼的主要困难是:吹炼终点w(C)高,吹炼时间较短,吹炼终点正处于降碳速度较快的阶段,不利于化渣、去磷和终点控制。为确保成品磷合格,当钢水中w(p)0.03―般碳含量较低,大量碳,难以获得质量良好的产品,即“碳磷”不易协调。实践中、碳、磷出格占改钢总数的80%.冶炼高碳钢,拉碳时间短,将影响终点温度。而转炉终点要求的钢水温度又很高,当终点碳高时,钢水温度不易达到目标值,补吹提温则保不了碳含量,即“碳温”不易协调。
  
  转炉冶炼操作的任务就是做到正确地协调、提高钢种炼成率,可采取的主要措施如下。
  
  铁水预处理脱磷,将去磷的任务,在铁水兑入转炉前完成。目前湘钢尚无铁水预处理工艺设备,因此采取留渣和二次造渣操作方法强化去磷。
  
  在开吹前,转炉配加适量的提温剂,确保终点钢水温度合格。湘钢使用C一Si做好温度补偿。
  
  终点按“高拉补吹”,钢水罐内碳。国内有的厂家采用高拉碳炉后喷吹碳粉,杭钢采用高拉碳喂线碳工艺。
  
  ⑷红包出钢,合金烘烤,做好工序间衔接,不出现耽误等待,努力减少钢水温度损失。并利用AES和紫外光谱对薄膜的化学结构和光学性能进行了系统地研究。
  
  1实验部分Ti02薄膜的制备室温下将。5mL化学纯的钛酸正丁酯Ti-(Bu)4溶液滴加到15mL无水乙醇中,经15min超声振荡,得到均匀透明的淡黄色溶液,密闭静置5d进行成胶化,得到具有一定粘度的透明溶胶。利用旋转镀膜法,将溶胶涂覆于经稀盐酸清洗的不诱钢基片上,得到湿凝胶薄膜。通过调节溶胶的粘度来控制薄膜层的厚度。前躯体薄膜在经过自然干燥后,再在空气氛中经不同温度(350~ 550丈)热处理(恒温lh),就可形成Ti02薄膜。为了保证薄膜的均匀性,升温速率控制在1.2薄膜的表面与界面结构分析行的。电子枪的加速电压为3kV,束流为0.5深度分析时,Ar离子束的能量为3.0keV,束流大小为6fiA离子束束斑大小为1x1mm,相对于热氧化的SiO薄膜的溅射速率为30.0nm/min.紫外反射光谱是在岛津UV -2100S谱仪上进行的,采用全反射附件。
  
  2结果与讨论1102薄膜与不锈钢基底的相互作用为了形成具有锐钛矿晶型的Ti02光催化剂薄膜,溶胶-凝胶法制备的Ti02前驱体薄膜必须经过一定温度的热处理。热处理条件对薄膜的表面结构和界面状态以及催化性能有重要的影响。本文利用俄歇电子能谱(AES)研究了热处理温度(350 ~550)和时间(18h)对Ti02薄膜的表面结构以及与不锈钢基底的相互作用。对于金属和无机氧化物,AES的检测深度在0.5 ~2.0nm之间具有很高的深度分辨率,对界面组分分析的影响可以忽略。,2分别是经4501和550热处理lh后形成的Ti02薄膜样品的俄歇深度分析结果。其中AP溅射速率为30.0nm/min.从可见,运用钛酸正丁醋溶胶法制备的Ti02薄膜,以Ti下降曲线终点(即下降线与平直线的延长线交叉点,在图中对应3.5mk)为Ti02膜层界限,则Tih薄膜层的厚度为105nm.其薄膜层的元素沿深度方向的分布是很均匀的,没有发现元素的偏析现象。Ti02薄膜与不锈钢基底的界面很宽,并发现Fe元素已扩散进人了Ti02薄膜层,说明在Ti02/不锈钢界面上发生了很大程度的界面扩散。同时从氧元素和铁元素的分布曲线还可见,在界面上有铁的氧化物存在,表明在界面上发生了化学反应形成了铁的氧化物界面层。该铁氧化物界面层,主要是由从空气中扩散到薄膜内的氧,与从不锈钢基底向外扩散的Fe发生化学反应所形成的。同时从深度分析图上还可见,界面过渡层主要由Fe元素构成,基本不存在Cr和Ni元素。根据GibbS的晶界扩散理论,晶界扩散系数可表示为:=DQ为指数前项;A/和ASbl别为晶界与杂质原子之间的结合焓与结合熵。
  
  中华不锈钢网多出鲜活生动的报道:当不锈钢受热时,Fe,Cr,Ni三种元素不同程度地均发生扩散。然而Fe的扩散系数最大。如在含19.9%,如24.7%的不锈钢中在590~ 900;下加热时,扩散系数及扩散活化能列于表1.表1不锈钢中元素扩散系数及扩散活化能扩散元素可见Fe的扩散速率明显高于Cr,Ni,特别在本研究中,由于温度较低(350~550t),熵的作用相对较小,热扩散的作用很小,可以忽略,而化学反应诱导因素将起较大作用。从空气中扩散进入不锈钢中的氧与Fe发生界面氧化反应(Fe的化学活性比Cr,Ni大),促进了Fe的扩散(Fe在Fet中的扩散活化能仅为96.23k/mol)。因而在界面氧化反应过程中,主要是Fe元素的表面偏析和扩散反应。此外,由于Ti02薄膜较薄具有较多的缺陷,也可以使Fe的扩散容易进行。同时,Ti02与FeC均为过渡金属氧化物,分子大小比较接近,也导致Fe的扩散容易进行。
  
  经550热处理lh的Ti2薄膜光催化剂的俄歇深度剖析谱底的界面扩散反应也迅速增加。氧化铁界面层相应加宽,并形成稳定的铁氧化物界面层。Fe元素则继续向Ti02薄膜层中扩散。在氧化铁界面层中可以检测到元素的存在,但仍检测不到Ni元素的存在,说明在高温下也是Fe的氧化扩散反应为主。从可见,经5501热处理后,Fe元素不仅大幅度地扩散进Ti02薄膜层中,还扩散到薄膜样品的表面。从经不同温度热处理薄膜样品的俄歇深度分析结果可知,热处理温度对Ti02薄膜层的化学结构和界面结构有很大影响。即使在350T的温度处理,也难以避免氧化铁界面层的形成。界面层的形成以及Fe元素向Ti02薄膜层的扩散,必然会对Ti02光催化剂的性能产生重要的影响。
  
  及元素的存在状态,本文运用俄歇定性分析和俄歇线形,分析研究了在薄膜层中不同深度处元素的化学状态。是经4001热处理样品不同深度处的俄歇定性分析谱图。从图上可见,在薄膜样品表面主要存在Ti,0元素,同时还有C元素以及少量Fe元素存在。C元素主要来自大气中的表面污染,而Fe元素则是从不锈钢基底扩散出来的。在Ti02薄膜层中(,深度A),俄歇电子能谱已检测不到C元素,该结果表明在Ti02薄膜的形成过程中前驱体中的有机物已被完全氧化清除。但在膜层中仍有Fe元素的存在,并且信号增强,表明从界面扩散出来的Fe残留在光催化剂薄膜层中。随着深度增加到Ti2/铁氧化物界面(深度B,C),Ti元素的强度减弱,Fe元素的信号增强。但在铁氧化物界面层中(深度D),虽然能检测到元素,但仍然检测不到Ni元素的存在,这与俄歇深度剖析的结果是一致的。直到铁氧化物界面层与不锈钢基底的界面(深度E)上,俄歇电子能谱才开始检测到Ni元素的存在,且仍有少量Ti元素存在。直到不锈钢基底在俄歇电子能谱图上仍有氧的峰存在,这可能是由不锈钢中残留的微量氧所产生的。
  
  是经400热处理样品在不同深度处的俄歇价带谱。从图上可见,价带谱上存在多个俄歇峰。其中俄歇动能为30.0eV的峰是由CrMW跃迁所产生的,而动能为36.7eV的峰。则是由表面的Ti02所产生的。俄歇动能为37及43eV的双峰是由铁的氧化物所产生的,而金属态铁的俄歇动能为43.4eV. 在样品表面主要是Ti02物种,在薄膜层中,存在铁的氧化物,在氧化铁界面层中,主要是以氧化物存在,但也有少量的金属态Fe存在。而Cr只有在氧化铁层及与不锈钢的界面上存在,其俄歇动能与不锈钢合金中的相同表明没有形成氧化物。同时在不同深度处,NiLMM俄歇峰的动能为842.5eV,与合金中的相同,表明在形成Ti02的热处理过程中,Ni并没有发生化学反应,仍然以合金态存在。从CrDV1M的俄歇峰的线形变化,也可知其俄歇动能和线形与合金态的相同,表明在热处理过程中也没有形成氧化物。热处理过程主要是Fe向Ti02层扩散,并与氧反应形成氧化物残留在Ti02薄膜层中。从TiLMM的线形也可知,无论在102薄膜层中,还是在铁氧化物的界面层中,TiLMM的峰位和线形均保持不变,表明仍以Ti2物种存在。由此可见,扩散进102薄膜层的Fe,并没有与Ti02发生反应形成新的物种,仍以Ti02物种存在。
  
  中华不锈钢网多出鲜活生动的报道:不仅热处理温度对TiOz薄膜的表面和界面化学结构产生很大的影响,热处理时间同样也产生较大的影响和6分别是经400热处理lh和8h样品的俄歇深度分析谱。从图上可见,虽然热处理时间增加了8倍,但界面铁氧化层的厚度增加不明显,说明增加热处理时间对界面氧化反应的影响较小,不如温度效应的明显。但从深度分析图上可见,在热处理时间增加以后,铁元素在Ti02薄膜层中大量存在,并扩散到Ti02薄膜层的表面。该结果表明,延长热处理时间可以大幅度地增加铁在Ti02薄膜层中的扩散作用,同样也会严重影响Ti02薄膜光催化剂的性能。
  
  2.2热处理过程对Ti02薄膜光催化剂吸光性能的影响对于Ti02光催化剂,吸光性能直接决定了光催化剂的活性和效率,是光催化剂的一个重要指标。是经不同温度热处理后Ti02薄膜光催化剂的紫外反射光谱图。从图上可见,不锈钢在热处理后,其表面形成的氧化层薄膜的光吸收很弱,在325nm和430nm处有两个吸收峰,图上是在放大5倍后的吸光曲线经3500热处理的样品,其吸光曲线与不镑钢基底样品有很大的差别,在285ran和480nm处产生两个吸收峰。经与Ti02薄膜的紫外光谱对照,可以认为285nm的峰和480ran的峰是由掺杂后的Ti02薄膜所产生的。随着热处理温度的升高,不仅这两个峰的吸收强度增强,并且峰的位置也发生了向长波方向的红移。当热处理温度达到550时,285nm的峰红移到318nm处,而480nm的峰则红移到680nm处。从Ti02薄膜和不锈钢表面氧化层的吸收光谱可见,在不锈钢基底上,形成的Ti02薄膜光催化剂的吸收光谱,并不是Ti02与不锈钢表面氧化物的吸收光谱的加和,而是由掺杂Ti02薄膜所产生的。可能是扩散进Ti02薄膜的Fe元素与Ti02薄膜发生了相互作用,进人了Ti02薄膜的晶格,改变了薄膜的晶格参数及晶体场结构。而Ti02的紫外吸收峰,主要来自晶体场中Ti3d电子的跃迁所产生。掺杂以后Ti02薄膜晶格参数的变化,必然使得Ti02薄膜中电子的跃迁发生了变化,导致吸收光谱的变化。
  
  热处理温度越高,Fe的扩散越强,与Ti02薄膜的相互作用也越强,Ti02薄膜晶格参数的变化也越大,因此,其吸收光谱的变化也越大。
  
  同样也研究了热处理时间对薄膜光催化剂的吸收光谱的影响,是400丈时经,不同时间热处理Ti2薄膜的紫外吸收光谱图。从图上可见,随着热处理时间的增加,两个吸收峰同样产生了吸收增强和峰位的红移。当400时热处理时间从lh增加到4h后,290nm和530nm的吸收峰分别红移。到310nm和580nm处。该结果也可以通过上面的讨论来解释。从,6可见,随着热处理时间的增加,在界面上形成的铁氧化物层的厚度增加不大,(而不锈钢基底氧化物的光吸收又较弱,因此界面氧化层对薄膜的总的吸光性能的贡献较小)。由此可知吸收峰的增强与红移,不是由界面氧化层所产生的。但从, 扩散进Ti02薄膜的Fe含量则大幅度增加。
  
  由此可见,光吸收峰的增强以及红移,均是由Ti02薄膜与Fe的相互作用引起的。当Ti02薄膜的厚度增加一倍后,同样在400热处理2h的样品,其光吸收弱得多,但吸收峰同样发生了红移。该结果表明,在薄膜厚度增加后,由于表面Ti02层的覆盖,使得紫外反射光谱探测到的扩散掺杂层信号减弱,因此扩散层所产生的吸收减弱,但由于Ti02与Fe相互作用掺杂薄膜的电子结构不受Ti02薄膜厚度的影响,因此,并不影响吸收峰的位移。
  
  中华不锈钢网多出鲜活生动的报道:从俄歇电子能谱深度分析和紫外反射光谱的结果可以得出:热处理过程产生了严重的界面扩散反应,在界面上形成了铁的氧化物层。这种扩散反应,主要由环境氧向样品内部的扩散以及Fe元素向表面的偏析所产生的。Fe元素在Ti02薄膜中的扩散以及与Ti02的相互作用,使得Fe离子进入Ti02薄膜的晶格,改变了Ti02薄膜的晶格参数,导致紫外吸收峰的增强和红移。

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