鋼鐵化學(xué)成分分析范文

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第1篇

關(guān)鍵詞：鋼鐵化學(xué)分析；情況；偏差的應(yīng)用

1.前言

鋼材是一種應(yīng)用十分廣泛的材料，寶特韶關(guān)自投產(chǎn)以來，成果豐碩，成為寶鋼特鋼長材重要的坯料供應(yīng)基地，產(chǎn)品拓展、品質(zhì)提升、成本改善、制造能力長足進(jìn)步。主要以特鋼為主，特鋼對各項工藝質(zhì)量要求嚴(yán)格。標(biāo)準(zhǔn)中針對鋼材中化學(xué)成分的分析和允許偏差做出了相應(yīng)的規(guī)定，鋼材化學(xué)成分分析全過程進(jìn)行規(guī)定，每一個分析結(jié)果都給出一個對比值。鋼材中化學(xué)成分檢測分為：熔煉成分檢測和化學(xué)成品檢測。熔煉成分檢測和化學(xué)成品檢測在分析方法和分析數(shù)值上都存在著一定的差異。熔煉分析方法的數(shù)值可能會超出標(biāo)準(zhǔn)，而成分分析方法中數(shù)值在規(guī)定的范圍內(nèi)，針對差異的情況，標(biāo)準(zhǔn)中中設(shè)置了一個允許數(shù)值，也就是允許偏差。

2.鋼材化學(xué)分析中的允許偏差

鋼材中的化學(xué)成分分析有：熔煉成分檢測和化學(xué)成品檢測。在鋼水澆注過程中采用球拍試樣，通過風(fēng)動送樣系統(tǒng)到實驗室，實驗室接到試樣，對樣品進(jìn)行制備，滿足檢測后進(jìn)行檢測分析，分析結(jié)果表示同一爐或同一個鋼包中鋼水的平均化學(xué)成分，叫做熔煉成分檢測。通過在加工完成以后的成品鋼材上取樣進(jìn)行檢測，叫做成品檢測。由于鋼水在結(jié)晶過程中會產(chǎn)生偏析或元素的不均勻分布，所以，成品檢測的值有時與熔煉檢測的值不一致，就出現(xiàn)了成品化學(xué)分析的允許偏差。GB/T6992015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中規(guī)定的鋼的化學(xué)成分就是針對熔煉成分檢測而言。新標(biāo)準(zhǔn)中熔煉檢測被成品檢測所替代，熔煉檢測試樣不正確導(dǎo)致分析結(jié)果不可靠和在未取得熔煉檢測試樣的時候，可以使用成品化學(xué)分析，但是要求成品檢測分析的結(jié)果要符合熔煉成分規(guī)定。

3.國外標(biāo)準(zhǔn)的一些相關(guān)情況

國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況作簡要說明:(1)美標(biāo)：在鋼類或品種標(biāo)準(zhǔn)的綜合標(biāo)準(zhǔn)中將成品成分偏差納入，或在各標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定。(2)德標(biāo)：分別在各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定成品成分允許偏差，未統(tǒng)一。(3)前蘇聯(lián)標(biāo)：在各標(biāo)準(zhǔn)中分別做出規(guī)定,不按元素的不同含量分類，沒有統(tǒng)一性。(4)日標(biāo)：JISG0321是日本專用的標(biāo)準(zhǔn),共有四個成品成分允許偏差表，不銹耐熱鋼的成分偏差是根據(jù)成分元素含量范圍分檔規(guī)定其大小；中低合金鋼成分偏差是根據(jù)除了元素含量范圍分檔規(guī)定以外，還增加了按鋼材截面積大小分檔的規(guī)定,截面愈大，要求愈寬；碳素鋼則兩種情況都存在。偏差值的規(guī)定有四種：①根據(jù)化學(xué)元素的含量范圍進(jìn)行分類規(guī)定；②按化學(xué)元素的含量范圍分類，增加鋼材的截面大小分類規(guī)定；③按鋼材的重量、大小分類做出規(guī)定；④不管元素含量和鋼材截面大小怎么樣，一個元素規(guī)定一個偏差。第一和第二種兩種情況比較科學(xué)。

4.鋼材化學(xué)成分檢測允許偏差的應(yīng)用

(1)鋼材化學(xué)成品分析的取樣原則。標(biāo)準(zhǔn)GB/T2222006《鋼中化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差》要求用于鋼的化學(xué)成分成品分析的試樣,試樣應(yīng)均勻一致,能充分代表每一個牌號鋼材的化學(xué)成分,并且取樣要有足夠數(shù)量。不同的試樣使用不同的取樣方法：①樣屑試樣,采用鉆床制備試樣。要求鉆好的樣屑混合均勻。然后要去除表面氧化鐵皮和臟物，不能使用水、油或其他劑。②大斷面試樣，從鋼材橫斷面上取樣，在鋼材橫斷中心到邊緣的中間部位平行于軸線上取樣。③小斷面試樣,一種方法是從鋼材的整個橫斷面上取樣,另一種方法是從橫斷面上沿軋制方向取樣。(2)鋼材中成品化學(xué)成分允許偏差的使用。熔煉過程取樣進(jìn)行檢測分析的值叫做成品化學(xué)成分允許偏差,一般情況下分析值都能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,但在煉鋼過程中鋼中元素偏析，成品分析的成分值可能超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成分界限值。對超出界限值的大小規(guī)定一個允許的數(shù)值，這就是成品化學(xué)成分允許偏差值，GB/T2222006《鋼中化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差》普通碳素鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼四種偏差表。一種鋼材成品化學(xué)成分允許的偏差只能使用一個表，不能兩個表混合使用。(3)化學(xué)成分允許偏差的準(zhǔn)確使用。鋼材中化學(xué)成分檢測分析的允許偏差，在具體檢測的過程中應(yīng)該盡量保證檢測結(jié)果的誤差，使用的時候應(yīng)該注意：①同一種類鋼材的化學(xué)成分分析的允許值，只能使用同一個表，不能同時使用多個表混合。②盡量保證鋼材化學(xué)成分分析所得的值接近允許偏差值范圍的上限，這樣能夠減少誤差值給試驗造成的不良影響。(4)不同鋼種成品化學(xué)成分允許偏差值。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T222-2006《鋼的成品化學(xué)成分允許偏差》共給出了幾個化學(xué)成分允許偏差表，分為：表1低合金鋼成品化學(xué)成分允許偏表2合金鋼(不含不銹鋼和耐熱鋼)成品化學(xué)允許偏差值，表3不銹鋼和耐熱鋼成品化學(xué)成分允許偏差值。舉個例子：合金結(jié)構(gòu)鋼34CrMo4，其冶煉工藝要求熔煉成分的碳元素，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定界限值為：上限0.36%，下限0.34%,成品鋼材化學(xué)成分檢測分析時，假如有一熔煉號的鋼材碳含量為0.39%，說明超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限值0.03%，按照表1低合金鋼成品化學(xué)成分允許偏差值規(guī)定，鋼材的碳含量是合格的。假如另一熔煉號的鋼材出現(xiàn)碳含量為0.31%，說明超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下限值0.03%，按照本標(biāo)準(zhǔn)表1規(guī)定，鋼材的碳含量也是合格的。

5.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)注意的幾個問題

橫截面積不大于65000mm2的鋼件使用標(biāo)準(zhǔn)中表1~2中的偏差表。大于該橫截面積的鋼件化學(xué)成分允許偏差值可以適當(dāng)放寬,具體數(shù)值由供需雙方協(xié)商確定。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的殘余元素不適用于表1~3中規(guī)定中的化學(xué)成分的允許偏差。成品化學(xué)成分允許偏差,一種鋼的只能使用一個表,不可以兩個表混合使用。化學(xué)成品檢測的值,不可以超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定化學(xué)成分界限值的上偏差和分界限的下偏差。未能取得熔煉分析值,或懷疑熔煉分析值不可分析的成分值應(yīng)符合熔煉成分的規(guī)定,不得有偏差值。6.結(jié)束語為了保證鋼鐵生產(chǎn)穩(wěn)定順行，可以通過化學(xué)成分了解生產(chǎn)狀況，指導(dǎo)生產(chǎn)，在日常的鋼材化學(xué)成分檢測分析過程中，應(yīng)根據(jù)鋼材化學(xué)成分實際情況對允許偏差進(jìn)行有效分析，檢測人員在完成檢測任務(wù)時，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)文件的相關(guān)的規(guī)定和規(guī)范進(jìn)行操作，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，精準(zhǔn)、科學(xué)的使用鋼材化學(xué)成分允許偏差。如何確認(rèn)鋼的化學(xué)成分允許偏差，應(yīng)引起化學(xué)檢測員的注意，以確特鋼冶煉和產(chǎn)品的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB/T222-2006鋼的成品化學(xué)成分允許偏差.

[2]GB/T6992015優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.

[3]王開遠(yuǎn).鋼的成品化學(xué)分析允許偏差及試樣制取方法新標(biāo)準(zhǔn)[J].機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量,2012(05)：133-137.

第2篇

關(guān)鍵詞：鋼渣 生產(chǎn)廠家 化學(xué)成分 礦物組成

中圖分類號：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0094-02

鋼渣是煉鋼的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)1噸鋼可產(chǎn)生0.15～0.20 t鋼渣。我國是世界第一大產(chǎn)鋼國，2008年我國鋼渣年產(chǎn)量已達(dá)5000多萬噸，積存鋼渣已有2億多噸[1]。在國外一些發(fā)達(dá)國家，鋼渣的綜合利用已接近或達(dá)到排用平衡，而我國鋼渣的綜合利用率約為40%[2]。大量堆積的鋼渣，不僅污染了環(huán)境，也造成了巨大的資源浪費。

制約鋼渣大宗利用的關(guān)鍵問題是：鋼渣中含有一定量的高溫煅燒的f-CaO、方鎂石和RO相，這些組分在水泥硬化后能繼續(xù)與水發(fā)生水化反應(yīng)，從而使固相體積增大97%和218%[3，4]，造成構(gòu)件的膨脹開裂。

本文以不同廠家、不同粒徑及不同顏色的鋼渣為研究對象，通過對比方法，研究了鋼渣化學(xué)成分和礦物組成的變化規(guī)律。

1 試驗原材料和試驗方法

1.1 原材料

鋼渣分別取自武鋼、邯鋼、湘鋼和韶鋼四個鋼廠，為經(jīng)過破碎磁選的尾渣，其中武鋼和邯鋼的鋼渣為轉(zhuǎn)爐自然冷卻渣（簡稱自然渣），另外兩種渣為經(jīng)熱潑工藝處理的轉(zhuǎn)爐鋼渣（簡稱為熱潑渣）。鋼渣取回后剔除大于9.5 mm的顆粒，曬干并經(jīng)人工選鐵后，裝袋備用。

1.2 試驗方法

X射線熒光光譜分析：利用初級X射線光子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生熒光（次級X射線）而進(jìn)行物質(zhì)成分分析和化學(xué)態(tài)研究的方法。當(dāng)原子受到X射線光子（原級X射線）的激發(fā)使原子內(nèi)層電子電離而出現(xiàn)空位，原子內(nèi)層電子重新配位，較外層的電子躍遷到內(nèi)層電子空位，并同時放射出次級X射線光子，此即X射線熒光。較外層電子躍遷到內(nèi)層電子空位所釋放的能量等于兩電子能級的能量差，X射線熒光的波長對不同元素是特征的。因此，采用粉末壓片法，用AXiOS advanced波長色散型X射線熒光光譜儀對鋼渣等原材料進(jìn)行化學(xué)成分分析。

XRD-X射線衍射法：利用XRD對鋼渣礦物相進(jìn)行定性分析。用瑪瑙研缽在無水乙醇中將鋼渣試樣研細(xì)至0.063 mm以下，壓入樣品凹槽內(nèi)，采用日本理光（Rigaku）公司生產(chǎn)的D/MAX-IIIA型X射線衍射儀進(jìn)行測試，儀器參數(shù)為：銅耙（Cu K a），石墨單色器濾波，加速電壓為37.S kV，電流為40 mA，最大功率3 kW。

2 試驗結(jié)果和分析

運用XRF分析測試技術(shù)，分析了四個廠家鋼渣的化學(xué)成分，見表1。

從表1中可以看到，四種鋼渣的主要化學(xué)成分是CaO、SiO2、FeO/Fe2O3和MgO，占總量80%以上，四種鋼渣的CaO含量在40%左右，SiO2含量在10%～18%，氧化鐵的含量在20%左右，F(xiàn)eO的含量均在10%～15%之間，相差不大，但是MnO含量相差較大，最小為武鋼鋼渣的1.24%，最大是韶鋼鋼渣高達(dá)3.3%，兩者相差超過170%；武鋼自然渣的MgO含量最高，高達(dá)10.88%，而其它三種鋼渣的含量相差不大，都在5%～6%之間。此外還有少量的Al2O3和P2O5等，P2O5含量在1%～2%，Al2O3含量相差較大，湘鋼鋼渣砂的高達(dá)5.55%，而韶鋼的僅為1.57%。

分別選取四種鋼廠的鋼渣試樣進(jìn)行XRD測試，測試結(jié)果見圖1。

分析可見，四種鋼渣的主要礦物成分較相似，主要礦物是Ca（OH）2、CaCO3、C3S、C2S、C2F和RO相，RO相為FeO、MgO和MnO形成的連續(xù)固溶體。從XRD衍射峰強對比分析可知，武鋼鋼渣中的Ca（OH）2量最少，CaCO3量較多；湘鋼中Ca（OH）2量最多，CaCO3量較少；邯鋼中的Ca（OH）2和CaCO3量均不多；韶鋼中的Ca（OH）2和CaCO3均較多。Ca（OH）2和CaCO3屬低溫礦物，是鋼渣在水冷卻和存放過程中f-CaO水化或水化產(chǎn)物碳化生成的。

具有潛在水硬活性的礦物主要是C3S和C2S，由于兩者的衍射峰重疊較多，不易區(qū)分相對數(shù)量。湘鋼鋼渣中Al2O3組分較多，因而其XRD射中可見鐵鋁酸四鈣的特征衍射峰。

3 結(jié)論

從上述研究中，可得出以下結(jié)論：不同生產(chǎn)廠家鋼渣的化學(xué)成分主要是Ca（OH）2、CaCO3、C3S、C2S、C2F和RO相；礦物組成也基本相似。不同廠家鋼渣的化學(xué)成分和礦物的含量存在差異。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱桂林，孫樹杉.加快鋼鐵渣資源化利用是鋼鐵企業(yè)的一項緊迫任務(wù)[J].中國廢鋼鐵，2006，12（6）：33-42.

[2] 朱桂林.中國鋼鐵工業(yè)固體廢物綜合利用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國廢鋼鐵，2003，9（3）：34-41.

第3篇

【關(guān)鍵詞】鋼材；化學(xué)成分；機械性能

前 言

鋼鐵仍是21世紀(jì)占據(jù)主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料，在我國快速發(fā)展的現(xiàn)階段，對鋼材的需求更是極其迫切。鐵礦石含量有限，優(yōu)質(zhì)的鐵礦石更是稀缺，研究提升我國鋼材的性能是科研技術(shù)工作者的艱巨任務(wù)。鋼材的顯微組織決定了鋼材的機械性能，而其化學(xué)組成和熱處理工藝又決定了其顯微組織。因此對鋼材的化學(xué)成分與其機械性能進(jìn)行統(tǒng)計分析，研究之間的關(guān)系，對提升鋼材質(zhì)量有指導(dǎo)意義。至十九世紀(jì)五十年代以來，不少國外研究者開展了化學(xué)分析、顯微結(jié)構(gòu)與機械性能之間關(guān)系的研究工作，通過這些工作探究了成分與性能之間的關(guān)系，并通過鋼材成分預(yù)測其機械性能，早期的文獻(xiàn)有報道。國內(nèi)因為痕量檢測技術(shù)方面不足，對鋼材這方面的研究還很少。隨著近年來試驗檢測設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，計算機的發(fā)展，通過計算機對合金鋼進(jìn)行性能設(shè)計已經(jīng)在簡單的材料中得到了驗證，并且將向復(fù)雜材料發(fā)展，因此，對一些常用鋼材數(shù)據(jù)積累有著重要的意義。

本文對比了我國某鑄鋼廠生產(chǎn)的20鋼和寶鋼集團(tuán)的20鋼的化學(xué)成分與機械性能，并對它們之間的關(guān)系進(jìn)行了探究。

1.試驗部分

本文從我國南方某鋼鐵廠選取60爐次20鎮(zhèn)靜鋼?30mm棒材作為試樣，以寶鋼的20鋼軋材做鋼樣。

試驗為了排除軋制板材終了溫度的影響，對鋼樣進(jìn)行了熱處理，采用900℃保溫1.5h后進(jìn)行空冷，然后加工成需要測試的要求的試樣尺寸。在北京鋼研總院14室對鋼材的化學(xué)成分進(jìn)行了詳細(xì)的分析。用金相顯微鏡對鋼材的微觀晶粒度及珠光體的百分含量進(jìn)行了分析。利用萬能試驗機對鋼材的常規(guī)拉伸力學(xué)性能進(jìn)行了測試，同時采用沖擊試驗機對鋼材的沖擊韌性進(jìn)行了評估，測試除了部分試樣的裂紋萌生功和裂紋擴展功。

兩生產(chǎn)廠家的樣品測試的化學(xué)成分分析如表1，基本力學(xué)性能及微觀組織參數(shù)對比如表2.

從上面兩表數(shù)據(jù)可以看出，這兩家鋼材廠的鋼材在碳含量控制方面平均值相同，說明兩者的技術(shù)要求一致，但是從標(biāo)準(zhǔn)差來看，這家鋼材廠在控制方面相對于寶鋼仍有較大差距。其他成分方面，寶鋼也都將標(biāo)準(zhǔn)差控制低于這家鋼材廠，說明寶鋼在鋼材雜質(zhì)控制水平方面較高。這也在表2中性能穩(wěn)定可靠性方面得到了體現(xiàn)。

2.數(shù)據(jù)的分析

因為篇幅關(guān)系，本文僅對部分回歸方程結(jié)果進(jìn)行討論，回歸方程系數(shù)的推導(dǎo)計算過程不做描述。

以化學(xué)成分為自變量，機械性能作為因變量，按照多元線性回歸統(tǒng)計分析建立回歸模型。由鋼材的性能、化學(xué)成分和組織參數(shù)組成對稱矩陣。通過矩陣求解得到回歸方程系數(shù)。

上述方程中——拉伸強度，MPa；

——斷裂伸長率，%；

——碳元素含量，%；

——常溫沖擊功、低溫沖擊功，J。

3.結(jié)論

從線性方程可以看出，幾乎所有的性能指標(biāo)都與碳元素含量有關(guān)，說明對鋼的性能來說碳的控制最為重要。其他常規(guī)元素如硅、錳、硫也很重要，磷的影響稍弱，其次是鋁，而其他痕量元素相對來說對鋼材性能影響很小。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制化學(xué)成分能一定程度提升鋼材性能，在冶金過程中對常規(guī)五元素的控制仍然是關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)