本文關(guān)鍵詞：Q235鋼在熔融冰晶石中腐蝕行為研究

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【摘要】：Q235鋼是一種在工業(yè)生產(chǎn)中最普遍的低碳鋼之一，廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。在電解鋁行業(yè)中，Q235以其低廉的價格、優(yōu)異的焊接性能、易于獲取等特點(diǎn)，成為電解鋁電解槽、打殼錘頭、特殊工具等的首選材料。在電解槽中，工作環(huán)境溫度大約100℃~500℃，熔融冰晶石電解質(zhì)溫度高達(dá)950℃，Q235容易受到高溫冰晶石的腐蝕，從而使Q235材質(zhì)的工作失效，降低并且制約了其服役壽命。 當(dāng)今對于Q235的腐蝕機(jī)理已經(jīng)做了大量的研究，但是在電解鋁行業(yè)中，對在電解鋁槽環(huán)境中Q235鋼的腐蝕機(jī)理研究的很少。目前，電解鋁行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，研究冰晶石對Q235的腐蝕機(jī)理對于電解鋁行業(yè)有著很重要的意義�？梢詾殡娊怃X行業(yè)材料的選擇、降低成本、提升鋁液質(zhì)量、減輕勞動強(qiáng)度作參考。本文通過對Q235鋼進(jìn)行預(yù)氧化處理，在Q235表面生成一層耐熔融冰晶石腐蝕的氧化層，提高Q235鋼耐高溫腐蝕性能。應(yīng)用XRD、SEM、EDS對氧化層的物相組織、形貌特征及化學(xué)成分進(jìn)行測試分析，并從熱力學(xué)、動力學(xué)方面詳細(xì)的研究其預(yù)氧化Q235鋼氧化層耐腐蝕性能，得出結(jié)論如下： (1)Q235鋼經(jīng)550℃保溫30分鐘后，表面生成氧化層僅由Fe3O4和Fe2O3組成，不生成FeO。其氧化層的結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為Fe2O3、Fe3O4，，F(xiàn)e2O3氧化層雖致密，但厚度較薄，與基體連接性能不好，易脫落。Fe3O4厚度均勻、分布規(guī)則、連續(xù)致密且與基體連接良好不易脫落。 (2) Q235鋼容易與高溫熔融冰晶石粘結(jié)，隨著保溫時間的延長，冰晶石粘著與鋼表面厚度增加，且不易剝離，而經(jīng)550℃預(yù)氧化處理Q235，很少粘電解質(zhì)。 (3)經(jīng)550℃預(yù)氧化處理Q235鋼，隨著保溫時間的延長其表層的Fe2O3溶解于冰晶石中，F(xiàn)e3O4具有反尖晶石結(jié)構(gòu)，由于其屬于立方晶系，具有出色的熱穩(wěn)定性。 (4) Q235鋼與預(yù)氧化Q235鋼在熔融冰晶石中保溫3小時后，Q235裸鋼的腐蝕失重率大于經(jīng)550℃預(yù)氧化處理過的Q235鋼。經(jīng)熱力學(xué)分析，Q235裸鋼在熔融冰晶石中，F(xiàn)e會與冰晶石中的AlF3結(jié)合氧氣生成氟化鹽FeF3，熔點(diǎn)低，在1000℃易揮發(fā)，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)4Fe+4AlF3+3O2=4FeF3+2Al2O3向右進(jìn)行，使得Q235裸鋼在熔融冰晶石中連續(xù)不斷被腐蝕。 (5)預(yù)氧化Q235鋼表面生成的Fe3O4氧化膜對Q235鋼在熔融冰晶石環(huán)境下的熱腐蝕有一定的保護(hù)作用，可以降低腐蝕速率，減輕熔鹽對基體的破壞并維持氧化膜的完整性。該方法可以為Q235鋼在電解鋁行業(yè)的應(yīng)用提供一種經(jīng)濟(jì)、易行的方法。
【關(guān)鍵詞】：電解鋁 低碳鋼 預(yù)氧化 熱腐蝕 冰晶石
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 Q235 鋼在鋁電解的應(yīng)用10-18
• 1.2.1 打殼錘頭11-13
• 1.2.2 陽極鋼爪13-17
• 1.2.3 電解槽工具17-18
• 1.3 Q235 鋼耐腐蝕性能的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 熔鹽熱腐蝕的研究19-24
• 1.4.1 熔鹽熱腐蝕過程20
• 1.4.2 熔鹽熱腐蝕測量方法20-21
• 1.4.3 抗熔鹽腐蝕材料的研究進(jìn)展21-22
• 1.4.4 尖晶石型氧化物簡介及其研究進(jìn)展22-24
• 1.5 本課題研究的目標(biāo)和主要內(nèi)容24-26
• 1.5.1 本課題研究意義和目的24-25
• 1.5.2 研究內(nèi)容25-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法26-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料27
• 2.3 試樣的制備27-28
• 2.3.1 Q235 裸鋼試樣的制備27-28
• 2.3.2 預(yù)氧化 Q235 試樣的制備28
• 2.4 腐蝕實(shí)驗(yàn)方法28-29
• 2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)備29-32
• 2.5.1 馬弗爐29-30
• 2.5.2 電子天平30-31
• 2.5.3 干燥設(shè)備31-32
• 2.6 實(shí)驗(yàn)檢測方法32-36
• 2.6.1 金相分析32
• 2.6.2 X 射線衍射32-33
• 2.6.3 掃描電子顯微鏡33-36
• 第三章 Q235 鋼預(yù)氧化層微觀結(jié)構(gòu)36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 Q235 鋼氧化條件的選擇36-38
• 3.2.1 氧化溫度的選擇36-37
• 3.2.2 冷卻條件的選擇37-38
• 3.3 Q235 氧化過程及氧化層形貌觀察38-43
• 3.3.1 Q235 金相顯微觀察38
• 3.3.2 Q235 鋼氧化層形貌38-40
• 3.3.3 預(yù)氧化 Q235 鋼氧化皮物相組成40-42
• 3.3.4 氧化層表面宏觀照片42-43
• 3.4 討論43-45
• 3.4.1 影響 Q235 氧化層成分的因素43-44
• 3.4.2 影響 Q235 鋼氧化層抗腐蝕性能的因素44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 預(yù)氧化 Q235 鋼在熔融冰晶石中的腐蝕46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 腐蝕表面掃描電鏡形貌分析46-48
• 4.3 氧化皮對 Q235 鋼與冰晶石腐蝕界面分析48-51
• 4.4 Q235 鋼粘著冰晶石宏觀照片分析51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 預(yù)氧化 Q235 鋼在熔融冰晶石腐蝕行為分析54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 熱力學(xué)分析54-58
• 5.2.1 熱力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)54-55
• 5.2.2 含鐵化合物反應(yīng)熱力學(xué)分析55-58
• 5.3 動力學(xué)分析58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 第六章 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹紅美;張國棟;徐錦飛;孫少波;韓紅兵;;等離子堆焊Q235電解打殼錘頭的組織和性能[J];中國表面工程;2012年03期

2 劉曉亮;馬海濤;王來;林中楠;;Fe-Cr合金預(yù)氧化后涂覆KCl鹽膜的熱腐蝕行為[J];材料保護(hù);2009年09期

3 李遠(yuǎn)士,牛焱,吳維_

本文編號：796586