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钢铁中氧氮氢的测定

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-10-26 09:29  浏览次数:18
 二、钢铁中氧氮氢的存在形式:

1、氧的存在形式:

氧是以化合态和游离态共存的,一般游离态很少,主要是以Fe2O3 、Fe3O4FeO以及金属氧化物夹杂、硅酸盐、铝酸盐、含氧硫化物以及类似的夹杂化合物的形式存在,仪器测试总氧含量,一般用T[O]表示。

2、氮的存在形式:

钢中一部分氮是呈金属氮化物或者碳氮化物的形态;如今特种合金钢中所加入的大多数元素,在适当条件下能形成氮化物。这些元素包括锰、铝、硼、铬、钒、钼、钛、钨、铌、钽、锆、硅和稀土等。考虑到许多氮化物形成元素具有几种简单的或者复杂的氮化物,此时钢中可能会形成多达70多种氮化物。另一部分的氮是以氮原子的形式固溶在钢中。极少数情况下,氮以分子形式夹杂于气泡中或者吸附在钢的表面。

3、氢的存在形式:

钢中氢是以氢原子的形式存在的,在高温时,两个氢原子很容易就形成一个氢分子。氢原子很活泼,自然放置状态就会形成氢分子缓慢释放。

三、钢铁中氧氮氢的来源:

1、氧的来源:

氧在各种炼钢炉冶炼终点时都以一定量存在钢水中,氧是生产过程中供给的,因为炼钢过程中首先是氧化过程,脱[P]、脱[S]、脱[Si]、脱[C]都需要向铁水供氧。但随着炼钢过程的进行,尽管工艺千变万化,可是炼钢炉内熔池中钢液的[C]、[O]的关系却有共同的规律性。即随着[C]的逐步降低, [O]却在逐步增高,[C]和[O]有着相互对应的平衡关系。

2、氮的来源:

  氮气在炉气中的分压力很高,大气中氮的分压力大体保持在7.8Χ104Pa,因此钢中的氮主要是钢水裸露过程中吸入并溶解的。电炉炼钢,包括二次精炼的电弧加热,加速了气体的解离,故[N]含量偏高;平炉冶炼时间长增加了氮含量;转炉复吹控制不当,氮氩切换不及时也会增加氮的含量;铁合金、废钢铁和渣料中的氮也会随炉料带入钢水。

3、氢的来源:

  氢气在炉气中的分压力很低,大气中氢的分压力为0.053Pa。因此钢中的氢主要由炉气中的水蒸汽的分压力来决定的。氢进入钢液的主要途径是:通过废钢表面的铁锈(xFeO•yFe3O4 H2O);铁合金中的氢气;增碳剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、遭渣剂(Ca(OH)2)、沥青和焦油中的水份;未烤干的钢包、中间包、中注管;钢锭模的喷涂料;结晶器渗水以及大气中的水份与钢水或炉渣作用而进入钢中。

四、氧氮氢的仪器测试原理:

1、氧的测定:

生产现场基本上都在使用红外测氧仪测定氧含量。样品由进样器掉进光谱纯石墨坩埚中,样品在高温坩埚中熔化,样品中的氧与热坩埚表面的碳起反应,绝大部分生成一氧化碳,极微量生成二氧化碳。由气泵将气体送入催化剂炉子,CO转换为 CO2,然后通过红外池检测CO2,经过电脑处理换算成氧的含量。

红外池检测原理,是根据某些气体能够吸收红外线,而每种气体只吸收红外线中特定波长,吸收光谱决定于气体分子中原子类型、结构和排列顺序。对于CO2只能吸收波长为4.24微米的红外线。检测过程示意图。



红外光源 ( 1 ),是通过电子加热,并且发出宽带红外光。光束被旋转的叶片( 切光器 )( 3 ),间断切断,产生交变光。切光马达 ( 2 ),是由石英振荡器控制。因此,红外光的切光频率是相当稳定的。红外光通过有样品气和载气混合气流通过的测量池 ( 10,11 )时,被吸收。 而红外光被吸收的强度与气体浓度有关,红外光束通过测量池后,经过滤光片( 6,9 ),只有红外光中窄带通过。所选择的中频带波长,是对气体测量呈最大吸收的波长,通过滤光片后,光束强度是根据红外池中气体浓度来决定的,最后红外光束照射到红外检测器 (7,8 )上,得到与光强成正比关系的电信号。

2、氮和氢的测定:

  氮和氢一般都用热导池检测。我公司ONH-851氢的检测是先把氢转换成水蒸汽,用红外检测池检测水蒸汽的浓度,达到检测氢的目的。(红外检测法如上述。)

热导池,是通过测量热导率来检测热导变化的,而不是测量热传导吸收。它有一个很好的参比电阻,这个参比电阻是纯载气。

为了检测精度,要求检测气和载气的热导系数尽可能相差越大越好。热导系数跟气体的分子量有关。出于经济性和安全性考虑,根据下图中气体的热导系数,一般测氮时,用高纯氦气做载气;测氢时,用高纯氮气做载气。


测量池 ( 1 )中有两个通道,测量通道 ( 2 )通入分析气流,参比通道 ( 3 ) 通入纯载气。

每个通道有两个热敏电阻 ( 4 ),检测每个通道的热敏变化。热敏电阻连接在惠斯登电桥上,检测输出信号。信号通过放大器 ( 5 ), 传输到电子单元 ( 6 ),无需调节,自动回零。恒温的环境,保证测量池不受影响。

、钢铁中氧氮氢含量的现状:

国内各钢厂家氧氮氢的含量根据牌号和用途不同,含量有些差距。因为涉及商业利益,暂不对国内各厂家具体数据详细介绍。但是钢的发展方向,是朝着“纯净钢”方向发展已经在行业内达成共识。

上世纪90年代“纯净钢”概念的出现,国外所谓的洁净钢(Clean-steel)或者纯净钢(Purity-steel),通常这种钢是指[C]、[P]、[S]、 [N]、T[O]、 [H]含量总和小于100ppm,对钢的纯净度要求上出现了质的飞跃。随着炼钢技术的不断提高,超纯净钢的概念也已经提出十年以上。

天禹智控的“红外煤气分析仪”(可定制)可以分析钢铁厂的气体及热值,有便携式、在线式和防爆式等类型的分析仪,分析仪采用进口NDIR非分光红外传感器,长寿命电化学传感器和苯基于MEMS的热导传感器,运用先进的数字处理技术,可同时在线测量煤气、生物燃气中六种气体的体积浓度,根据气体浓度值快速准确计算出相应的热值。


该分析仪可应用于钢铁、冶金、化工、煤气化领域工业煤气的成分及热值测量;新能源行业如生物裂解气等气体成分测量;高校科研院所各种燃烧试验的气体取样分析等。

 

钢铁中氧氮氢的测定
网址:http://www.shangtaiw.com/news/show-96603.html
 
 
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