低温电镀铁层的XTEM研究

低温电镀铁层的ＸＴＥＭ研究许晓磊王亮扈心坦黑祖昆（大连海事大学，大连１１６０２４）低温电镀铁广泛用于修复受磨损及腐蚀的零部件。镀层与基体的结合强度可达３５．６ｋｇ／ｍｍ２。表面硬度根据要求可达ＨＶ０．１５００—７００。镀铁层较厚，外层晶粒细小，制备完...

低温镀铁层的微观结构和摩擦学性能

低温镀铁修复功能强大 ,其组成结构对机械零部件的摩擦学性能影响重大。为此 ,用直流低温方法制备了镀铁层 ;利用扫描电镜观测了镀铁层表面的超细晶粒形貌及断面形貌 ,用X射线能量色散谱仪对镀铁层进行了微区的成分分析 ;探讨了镀铁层微观组织形貌的形成机理 ;讨论了镀铁层中的表面形貌和组织结构与低温镀铁层摩擦性能的关系。结果表明 ,在低温下可获得晶粒细小的镀铁层 ;析氢则是造成镀铁层裂纹产生的直接原因 ,杂质和镀层的表面应力会加速裂纹的扩展 ;镀铁层的摩擦学性能比纯铁好。

大型高炉炉缸合理死铁层深度理论分析

通过高炉炉缸破损调查分析,提出了大型高炉炉缸合理死铁层深度的理论计算方法,为大型高炉炉缸设计合理死铁层提供依据。

铁层柱蒙脱石催化剂微波诱导催化处理垃圾渗滤液

常规生化处理很难使垃圾渗滤液达到市政污水纳管排放标准,或无法稳定排放,必须进行深度处理。本文探索了微波诱导催化用于渗滤液的深度处理,以铁层柱蒙脱石作催化剂,微波辐照下深度处理垃圾渗滤液。结果表明,对初始COD浓度为1100～1300 mg/L的垃圾渗滤液,以铁层柱蒙脱石作为催化剂,在微波功率600 W,辐照时间30 s条件下,经微波诱导催化处理后,COD去除率达到39%。铁层柱蒙脱石催化剂以＂卡房＂型介孔结构为主,均匀的介孔结构有利于微波诱导催化。

铁层柱蒙脱石处理垃圾渗滤液

采用铁盐水解聚合物为柱化剂改性钠基蒙脱石,制备了铁层柱蒙脱石催化剂,将其用于微波诱导催化处理经常规生化处理的垃圾渗滤液,进行深度处理。实验结果表明:初始COD浓度为1 100 mg/L^1 300 mg/L的垃圾渗滤液,以铁层柱蒙脱石作为催化剂,在微波功率600 W,辐照时间30 s条件下,经微波诱导催化处理后,COD去除率达到39%,并对微波作用机理进行了初步探讨。

高炉象脚侵蚀成因及最佳死铁层深度的探讨

对高炉象脚侵蚀的成因进行了探讨,指出由于风口回旋区遮断了其下部焦炭所受上部炉料的压力,其下方对应的位置相对易形成间歇性及经常性的缺焦区。而较厚的经常性缺焦区是形成象脚侵蚀的必要条件。从理论上推导出了死铁层内能够产生间歇性及经常性缺焦区的位置,并提出了最佳死铁层深度的计算公式。分析了国外高炉倾向于加大死铁层深度的原因,并提出了预防象脚侵蚀的方法。

3种还原剂对化学镀铁层组织结构及耐蚀性的影响

为了探讨常用的化学镀铁还原剂对镀层耐蚀性的影响,分别以硼氢化钾(KBF4)、次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)及水合肼(NH2-NH2)为还原剂,采用化学镀方法在铜基体上制备了铁基镀层。利用场发射扫描电镜(SEM)、小角X射线衍射仪(XRD)、电化学测试及动态浸泡法等对镀层的表面形貌、结构及耐蚀性等进行了研究。结果表明:使用3种还原剂得到的镀层均是由α-Fe组成,且呈明显的(110)织构。使用硼氢化钾作为还原剂得到的镀层为胞状结构,晶粒较大,沉积速率较大,但耐蚀性差;使用次磷酸钠还原剂得到的镀层晶粒较小,耐蚀性和纯铁接近;使用水合肼还原剂得到的镀层晶粒最小,耐蚀性最好。

关于死铁层深度的讨论

对高炉死铁层相关问题进行了讨论,希望能取得一些共识,以利炼铁生产的发展。

关于高炉死铁层深度的计算方法

对高炉死铁层深度计算公式进行了讨论,推出一组简便易行的计算公式,并得出死铁层深度应与高炉有效高度相关的结论。

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.

电压对快速刷镀铁镀层形貌及硬度的影响

使用电刷镀法在球墨铸铁上快速刷镀铁,采用不同刷镀电压进行刷镀实验。采用扫描电镜和显微硬度计对镀铁层的表面形貌和显微硬度进行观察和测定,分析刷镀电压对铁镀层表面形貌及显微硬度的影响。结果表明,电压为4 V时,镀层表面裂纹较多,显微硬度较低;6 V时镀层表面平整但有少量气孔,是由于刷镀时氢气聚集并未排出所致,显微硬度增大;继续升高电压至9 V时镀层表面有大量微凸体且表面粗糙,显微硬度降低。

带钢入锌锅温度对连续热镀锌层的影响分析

带钢入锌锅在化工业生产中,具有重要地位。通过向锌液中加入少量的铝,通过调整带钢入锌锅的温度,进行连续热镀锌层生产制作,为镀锌业提高生产效率提供助力。在相关仪器的检测下,对连续热镀锌层的结构、外貌、成分等进行分析,得出带钢入锌锅温度在热镀锌层生产中的重要影响。带钢入锌锅在进行连续热镀锌生产作业中,要向其中加入锌液和适量的铝,使钢基板和镀锌层间生成铁-铝合金层,起到抑制铁-锌合金层组成的作用,促使镀锌层的黏附性提高。在带钢入锌锅温度变化中,导致铁-锌合金层结构发生变化,进而影响铁-铝合金层的厚度,并最终影响镀层的整体性能。

高炉炉缸凝铁层导热系数测定及传热模型修正

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将延长高炉寿命。采用自制的凝铁层模拟实验装置,在中温高压条件下利用锡与焦炭制备凝铁层模拟样品;通过三维数码显微镜观察统计不同凝铁层模拟样品对应的金属与焦炭的面积比,采用瞬态平面热源法测定导热系数,探究其对凝铁层导热系数的影响。结果表明,凝铁层模拟样品(凝锡层)的导热系数范围是23.58～40.39 W/(m·K);凝铁层样品的导热系数范围为28.05～48.19 W/(m·K);还原凝铁层真实导热系数后,可以确定高炉炉缸区域传热模型中的气隙厚度为0.5～1.0 mm。

高炉炉缸凝铁层的组成分析与导热系数测定

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品,探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成,并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法(TPS)测定凝铁层的导热系数,进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21~97.38 W/(m·K),导热系数(λ)与其组成的焦炭面积比(S_c=22%~48%)之间的线性关系为:λ=-257.47S_c+157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54~53.95 W/(m·K),该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数(2~4 W/m·K),随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数(λ)与焦炭体积分数V_c(V_c=39%~50%)的线性关系为:λ=-80.50V_c+78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。

气隙对高炉炉缸凝铁层的影响

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将延长高炉寿命。采用三维数值模拟探讨了凝铁层的导热系数及炉缸区域气隙对高炉传热体系的影响;数学模型中凝铁层的导热系数采用修正后的结果,发现冷面附近的计算温度与热电偶实测温度不符,推断有绝热层(气隙)的存在。当绝热层(气隙)厚度在0.5~1 mm时,计算温度与实测温度(正常炉况下)一致。通过引入绝热层(气隙)的概念对现有的传热模型进行了修正,绝热层(气隙)的厚度变化将影响炉缸凝铁层的厚度;发现当绝热层(气隙)厚度达到6.5 mm时,凝铁层刚好完全消失;即绝热层(气隙)厚度的变化是影响凝铁层消失的主要因素,进而影响高炉长寿。

高炉炉缸死铁层深度优化设计

高炉炉缸死铁层深度是高炉重要设计参数之一,死铁层深度对高炉寿命影响重大。针对大型高炉死铁层深度优化问题,基于2 000、2 500、3 000、4 000、5 000m^(3)级的国内外部分高炉死铁层深度统计情况,得出中国死铁层深度占炉缸直径的19.7%~23.3%的现状。通过建立高炉死料柱的受力模型,在保证死料柱浮起的条件下,计算出2 000、3 000、4 000及5 000m^(3)级高炉死铁层适宜深度占比分别为23.8%、24.3%、24.8%、25.5%。通过分析高炉设计参数及操作参数与死铁层深度的关系,提出高炉在实际生产中,为促进死料柱浮起及增大死铁层实际深度,可采取适当增大焦比、减小块状带孔隙率、增大风速、减小鼓风压力与炉顶压力的差值、控制死料柱孔隙率为0.40~0.48等措施,为死铁层优化设计和高炉操作提供指导。

铁中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能

利用真空扩散焊方法制备了铁中间层钛-钢扩散焊接头,并采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度和拉伸试验方法,研究了铁中间层钛-钢扩散复合界面组织和性能。结果表明,在900～1050℃、30 min扩散条件下,Fe、Ti原子在界面处发生了互扩散;钛侧形成βTi+α-βTi+αTi组织,钢侧发生脱碳,铁中间层形成柱状晶组织;拉伸强度随扩散温度升高呈现先增加后减小的趋势,900℃、30 min扩散试样拉伸强度最高,达到260 MPa;拉伸断口具有粗糙断裂区、脆性断裂区及二次断裂区特征,并在断口上检测出TiC、FeTi和Fe2Ti相。

羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石对盐酸四环素的吸附特性研究

成功制备了羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石(Fe-Mt),采用XRD、FT-IR、TEM和BET比表面积测定等方法对其结构进行表征,并以盐酸四环素(TC)作为目标污染物,系统开展了Fe-Mt对TC的吸附性能研究,最后考察了溶液pH值、阴离子种类及其浓度对TC吸附的影响。研究结果表明,采用Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型均可很好描述pH=3.0时Fe-Mt对TC的吸附,但前者(R2>0.98)相对优于后者(R2<0.98)。酸性条件有利于TC的吸附,同时Fe-Mt对TC的吸附随着背景电解质浓度的升高而增强,这种现象正好与蒙脱石的情况相反。在优化反应条件下(吸附剂投加量为1.0 g/L),阴离子类型显著影响Fe-Mt对TC的吸附,对TC的理论最大吸附量的增大顺序为:SO2-4>>NO3->Cl-,分别对应500.0、339.0和316.5 mg/g。在酸性条件下Fe-Mt对TC的吸附机理表现为多种吸附模式并存,其中以表面配位和阴离子静电作用为主。

钛合金表面铁氧化物膜层类Fenton催化剂制备及降解苯酚性能

采用微弧氧化法在硅酸盐电解液体系中于钛合金表面成功制备了铁氧化物膜层类Fenton催化剂。采用SEM、XRD以及XPS对所得膜层的表面形貌、晶体结构及物相组成进行表征,发现膜层中含有金红石相TiO_2(R-TiO_2),和非晶态的铁氧化物Fe_3O_4;对膜层的表面形貌分析发现电解液中加入铁氰化钾后表面粗糙度及平均孔尺寸增大。以苯酚作为目标降解物,研究了膜层类Fenton催化活性,同时研究了铁源含量、苯酚浓度、H_2O_2投料量以及pH值对膜层降解苯酚效率的影响,优化了降解条件,研究发现在pH 3.0、温度30℃、H_2O_26.0 mmol·L^(-1)、苯酚35 mg·L^(-1)及铁氰化钾含量10 g·L^(-1)的条件下降解90 min,苯酚降解效率可达90%。通过对不同温度下降解苯酚的反应动力学研究,利用阿伦尼乌斯方程得到了该膜层类Fenton降解苯酚的反应活化能Ea为96.9 kJ·mol^(-1)。最后,评价了膜层的稳定性并分析了稳定性衰减的原因。

高炉适宜死铁层深度综述

制约中国高炉长寿的关键环节在炉缸区域,铁水环流是造成炉缸象脚侵蚀的主要原因.阐明了死料柱在高炉生产过程中坐沉与浮起时对炉缸寿命的影响,综述了部分炼铁工作者采用试验模型、理论分析、解剖调查、数据回归等手段对高炉适宜死铁层深度的研究成果,归纳总结出3种不同观点：死铁层深度与炉缸直径之比大于25％,22％～25％,15％～20％,为高炉死铁层深度设计提供了参考依据.加深死铁层深度有利于减轻铁水环流,防止象脚侵蚀,是大势所趋.