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Al-Ti复合脱氧Mg处理钢中夹杂物诱导点蚀行为研究

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Al-Ti复合脱氧Mg处理钢中夹杂物诱导点蚀行为研究

作者：付学好武汉科技大学

学位级别：硕士

海洋工程结构的长寿化与安全运行是海洋产业发展的基础,在高盐、高湿的环境条件下,夹杂物诱发的点蚀是对海工结构用钢破坏性最大的腐蚀形态。本研究采用Ti-Mg复合脱氧工艺,控制与优化钢中夹杂物的组成、尺寸、分布等特性,以降低夹杂物... 详细信息

海洋工程结构的长寿化与安全运行是海洋产业发展的基础,在高盐、高湿的环境条件下,夹杂物诱发的点蚀是对海工结构用钢破坏性最大的腐蚀形态。本研究采用Ti-Mg复合脱氧工艺,控制与优化钢中夹杂物的组成、尺寸、分布等特性,以降低夹杂物诱导点蚀的危害性。在高频感应炉中利用AlO坩埚,采用不同脱氧工艺(Ti/Ti-Mg/Al-Ca/Al-Mg),冶炼了五炉海工结构试验钢。利用扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)分析表征不同脱氧工艺钢中夹杂物特征;通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及自然浸泡腐蚀实验,探讨脱氧工艺及夹杂物特征对钢的点蚀性能的影响。本研究可为耐腐蚀钢的复合脱氧及夹杂物改性精炼新工艺提供理论基础。本研究的主要结论如下:(1)钢中夹杂物均以复合氧化物为主,其成分与脱氧工艺及合金中残余强脱氧元素有关,Ti脱氧钢中形成了以Al-Ti-(Ca)-O为主的复合夹杂物,Ca元素由合金原料硅铁带入;Ti-Mg复合脱氧钢中夹杂物以Al-Ti-Mg-O复合夹杂为主;Al-Ca和Al-Mg复合脱氧钢中分别形成了以铝酸钙和铝镁尖晶石为主的复合氧化物夹杂。与Al脱氧钢相比,Ti-Mg脱氧钢中夹杂物数量较多(大于500个/mm),平均尺寸较小(小于1μm)。随着Mg含量的增加(0-0.0035%),Ti脱氧钢中夹杂物的Ti含量降低;夹杂物数量先增加后减少(由358个/mm→569个/mm→508个/mm),平均尺寸先减少后增加(1.1548μm→0.9268μm→0.9720μm)。(2)结合热力学计算和实验观察发现,在本研究的S含量水平(16ppm)下,MnS主要以异质形核的方式在氧化物夹杂表层析出。数量较多、尺寸细小的含Ti氧化物夹杂是有效的MnS形核核心,有助于MnS分散、局部析出。Ti脱氧钢中硫化物均局部、分散析出于氧化物夹杂表面,平均厚度0.5μm;Al脱氧钢中硫化物主要包覆析出于氧化物外层,平均厚度达到1.5μm。(3)自然腐蚀及电化学极化实验表明,脱氧工艺与夹杂物特征均对钢的腐蚀性能有重要影响,与Al脱氧钢,Ti脱氧钢的自腐蚀电位(E)及腐蚀失重速率(V)更低(分别为-0.45V、25 g·dm·a),抗腐蚀性能更好。在Ti-Mg脱氧钢中,Mg含量较少(0.002%)的Ti-Mg复合脱氧钢耐腐蚀性能最好(E和V分别为-0.4458V、20.9306 g·dm·a),Mg含量增加,夹杂物中的Ti被还原进入到钢基体中,夹杂物中的Ti含量降低而基体中的Ti含量增多,但Mg含量较低时其耐腐蚀性能较好,表明夹杂物对点蚀的影响要大于钢基体成分,夹杂物改性能更加有效地提高钢的抗腐蚀性能。(4)夹杂物与周围基体之间电化学稳定性的差异促使了点蚀的萌发。MnS具有良好的导电性、较高的电极电位(E=-0.05V)以及溶解后产生的S和HS等腐蚀促进离子,因此点蚀容易在其周围萌生。采用细小、弥散氧化物为核心,通过硫化物的异质形核,实现硫化物的分散、细小及形态控制,有利于降低其溶解后的腐蚀自催化作用。CaS的电极电位较低(E=-0.39V),在腐蚀溶液中可以作为阳极优先溶解,保护钢基体;同时其溶解产物水解生成OH,可以减缓酸性物质对钢基体的腐蚀,因此Ca处理生成以CaS为主的夹杂物有利于提高材料的抗腐蚀性能。(5)氧化物夹杂也可以诱发点蚀,但由于其导电性弱于MnS,同时没有MnS溶解产物对腐蚀的促进作用,因此氧化物诱发的点蚀较MnS轻微。Ti氧化物的稳定性更好,不易溶解,且具有还原性,因此对于相同种类的氧化物夹杂,TiOx含量越高,其诱发点蚀的能力越弱,Ti脱氧工艺有助于降低夹杂物的腐蚀活性。(6)夹杂物尺寸对点蚀产生的影响弱于夹杂物的组成,但会影响点蚀萌生后的扩展速度,夹杂物尺寸越大,其诱导电化学腐蚀界面大,而且溶解后的腐蚀促进作用明显,扩展速度就越快。为提高材料的耐蚀性能,应在控制夹杂物成分的基础上,尽量控制夹杂物尺寸的细小化。

关键词：海洋工程用钢钛脱氧夹杂物硫化锰点蚀

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钙处理钛合金化钢中TiN析出行为

钢铁研究学报 2017年第12期29卷 973-981页

作者：瞿勇郑万付学好李光强吴振华武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效... 详细信息

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效球化钢中的夹杂物和还原夹杂物中的TiOx,还原的Ti逐渐向夹杂物表层扩散积聚,促进了TiN在复合氧化物表面局部析出。钢中细小氧化物及氮化物的数量随Ti含量增加而增加,因此,钙处理较高Ti含量钢有助于促进细小的复合氧化物+TiN夹杂物的形成,并延迟凝固过程中TiN均质形核时间,细化TiN颗粒的尺寸。2~3μm的TiN不仅能诱导多边形铁素体析出,也能诱导针状铁素体析出。TiN及MnS在复合氧化物表面局部析出有助于互锁的针状铁素体诱导析出。

关键词：钛合金化钙处理高强度结构钢 TiN夹杂物铁素体

Al-Mg/Ti-Mg脱氧钢中夹杂物诱发点蚀行为研究

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武汉科技大学学报 2017年第2期40卷 81-87页

作者：郑万付学好瞿勇熊珊李光强秦庆伟武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

以不同脱氧方式熔炼的海洋工程用钢为研究对象,利用SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0软件对钢中夹杂物形貌、组成及尺寸分布等进行表征,通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验对钢中夹杂物诱发点蚀的行为进行探究。结果表明,与Al-Mg脱氧钢... 详细信息

以不同脱氧方式熔炼的海洋工程用钢为研究对象,利用SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0软件对钢中夹杂物形貌、组成及尺寸分布等进行表征,通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验对钢中夹杂物诱发点蚀的行为进行探究。结果表明,与Al-Mg脱氧钢相比,Ti-Mg脱氧钢中形成了含有TiO_x的复合氧化物,夹杂数量更多且平均尺寸更小(小于1μm),有利于MnS的异质形核析出及弥散分布;低腐蚀活性的含TiOx复合氧化物及高度分散、异质局部析出MnS夹杂具有较低的点蚀敏感性及自腐蚀催化作用,降低了点蚀的诱发及扩展,有效提高了钢的抗点蚀性能。

关键词：海洋用钢 Ti-Mg Al-Mg 复合脱氧夹杂物硫化锰点蚀

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含钛高强钢中夹杂物析出行为研究

武汉科技大学学报 2017年第3期40卷 161-166页

作者：郑万瞿勇付学好李光强吴振华武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081

以不同钛含量(0.032%~0.153%)的高强钢为研究对象,利用SEM、EDS等对钢中氧化物及氮化物夹杂的形貌、组成、数量及尺寸分布进行表征,结合热力学与动力学计算,对TiN的析出行为进行分析。结果表明,当钢中Ti含量较低(0.032%)时,冶炼过程会... 详细信息

以不同钛含量(0.032%~0.153%)的高强钢为研究对象,利用SEM、EDS等对钢中氧化物及氮化物夹杂的形貌、组成、数量及尺寸分布进行表征,结合热力学与动力学计算,对TiN的析出行为进行分析。结果表明,当钢中Ti含量较低(0.032%)时,冶炼过程会形成富含MgAl_2O_4的多边形高熔点固态夹杂,易造成水口堵塞;当Ti含量大于0.106%时,钢中形成了富含TiAl_2O_5的液态球形夹杂,可通过上浮去除,不易堵塞水口;Ca处理能将低钛钢中的夹杂改性为低熔点的铝酸钙,不仅降低了水口堵塞风险,还能还原夹杂物中的Ti,提高Ti的收得率。含钛高强钢中夹杂物平均尺寸为1~2μm,氮化物平均尺寸为1~3μm,其均随着Ti含量的增加而稍有增加。当Ti含量小于0.04%时,将钢中N含量控制在0.0018%以下,能有效减小TiN的析出尺寸;当Ti含量大于0.1%时,实际工业生产中很难阻止TiN的液析,但可通过提高钢中细小氧化物的数量,来细化TiN的尺寸。

关键词：钛合金化高强结构钢夹杂物 Ca处理水口堵塞 TiN夹杂

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某水泥熟料生产企业职业病危害现状评价

现代矿业 2020年第10期36卷 223-224页

作者：石聪王冰星付学好王涛中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室

为了明确某水泥熟料生产企业工作场所中存在的职业病危害因素种类、浓度及强度,同时根据定量分析结果提出相应的防护措施和建议。运用职业卫生现场调查法、职业卫生检测法、检查表分析法、定量分级法、职业健康检查法对企业职业病危害... 详细信息

为了明确某水泥熟料生产企业工作场所中存在的职业病危害因素种类、浓度及强度,同时根据定量分析结果提出相应的防护措施和建议。运用职业卫生现场调查法、职业卫生检测法、检查表分析法、定量分级法、职业健康检查法对企业职业病危害因素进行了全面评价。通过对原辅材料及生产工艺的分析,用人单位存在的主要职业病危害因素包括石灰石粉尘、水泥粉尘、煤尘、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氨、噪声及高温。职业病危害因素检测结果显示,粉尘检测点合格率为86.0%,噪声检测点合格率为77.6%,其他职业病危害因素检测均合格。水泥熟料生产企业存在的主要职业病危害因素为粉尘(石灰石粉尘、煤尘、水泥粉尘)和噪声,建议加强工人的个体防护,保护劳动者健康。

关键词：水泥熟料职业病危害现状评价

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马鞍山市某石油公司加油站职业卫生现状调查

现代矿业 2019年第9期35卷 222-223,232页

作者：王涛付学好石聪项莹张亚晴中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽省马鞍山市243000 国家冶金工业铁精矿质量监督检测中心

为了识别、分析马鞍山市某石油公司加油站存在的职业病危害因素及员工接触和防护情况,为用人单位职业病防护不足方面提出相应的建议。通过对该公司22家加油站进行职业卫生现场调查和职业病危害因素的检测得出,该公司加油站主要存在的职... 详细信息

为了识别、分析马鞍山市某石油公司加油站存在的职业病危害因素及员工接触和防护情况,为用人单位职业病防护不足方面提出相应的建议。通过对该公司22家加油站进行职业卫生现场调查和职业病危害因素的检测得出,该公司加油站主要存在的职业病危害因素包括苯及其同系物(苯、甲苯、二甲苯)、正己烷、溶剂汽油和噪声,作业场所职业病危害因素检测结果显示,各加油站职工接触职业病危害因素浓度、强度均未超过国家规定的限值,但部分加油站职工为噪声作业,员工职业健康检查合格率为82.4%。虽然该公司油品中含有的苯及其同系物(苯、甲苯、二甲苯)、正己烷、溶剂汽油等有害因素浓度较低,但长期接触仍会对加油工健康产生一定的影响。

关键词：加油站职业病危害现状

Al/Ti-Mg脱氧钢中夹杂物诱发点蚀行为的研究

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Al/Ti-Mg脱氧钢中夹杂物诱发点蚀行为的研究

2017年全国高品质特殊钢生产技术研讨会

作者：郑万熊珊付学好瞿勇李光强武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室

在实验室,采用高频感应炉熔炼及不同脱氧方式获得海洋工程用钢试样,利用SEMEDS及Image-Pro Plus 6.0软件分析钢中夹杂物数量、成分、尺寸等特征,并通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验研究了钢中夹杂物诱发点蚀行为。结果表明,与Al-M... 详细信息

在实验室,采用高频感应炉熔炼及不同脱氧方式获得海洋工程用钢试样,利用SEMEDS及Image-Pro Plus 6.0软件分析钢中夹杂物数量、成分、尺寸等特征,并通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验研究了钢中夹杂物诱发点蚀行为。结果表明,与Al-Mg脱氧钢相比,Ti-Mg脱氧钢中形成了含有TiOx的复合氧化物,夹杂数量增加了139%、平均尺寸更小（小于1μm）,有利于MnS的异质形核析出及弥散分布。低腐蚀活性的含TiOx复合氧化物及高度分散、异质局部析出MnS夹杂具有较低的点蚀敏感性及自腐蚀催化作用,降低了点蚀的诱发及扩展,有效提高了钢的抗点蚀性能。

关键词：海洋工程用钢 Ti脱氧复合脱氧夹杂物硫化锰点蚀

来源： cnki会议评论

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某矿渣微粉加工企业职业病危害现状评价

现代矿业 2020年第7期36卷 221-222,232页

作者：王冰星柳雷朱江丽付学好王涛中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司

为了明确某矿渣微粉生产企业作业场所存在的职业病危害因素种类及强度,并提出相应的防护措施和建议。运用职业卫生现场调查法、检查表分析法、职业卫生检测法、定量分级法、职业健康检查法对企业职业病危害现状进行了评价。结果表明生... 详细信息

为了明确某矿渣微粉生产企业作业场所存在的职业病危害因素种类及强度,并提出相应的防护措施和建议。运用职业卫生现场调查法、检查表分析法、职业卫生检测法、定量分级法、职业健康检查法对企业职业病危害现状进行了评价。结果表明生产过程中产生或存在的职业病危害因素包括一氧化碳、粉尘(按其他粉尘计)和噪声,其中皮带工巡检时接触噪声超标,其余工种接触职业病危害因素均未超标。粉尘、噪声和一氧化碳是该企业的主要职业病危害因素,建议加强工人的个体防护,保护劳动者健康。

关键词：矿渣微粉职业病危害现状评价

安徽省马鞍山市6家涂料生产企业职业卫生现状调查

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职业与健康 2020年第1期36卷 20-23页

作者：王涛项莹付学好石聪朱江丽王冰星胡志中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000

目的了解安徽省马鞍山市6家涂料生产企业作业场所存在的职业病危害因素及相关防护设施,针对不足之处提出相应的建议,为企业防控职业病提供参考依据。方法2019年1—6月选取安徽省马鞍山市6家涂料生产企业,采用职业健康现场调查法、职业... 详细信息

目的了解安徽省马鞍山市6家涂料生产企业作业场所存在的职业病危害因素及相关防护设施,针对不足之处提出相应的建议,为企业防控职业病提供参考依据。方法2019年1—6月选取安徽省马鞍山市6家涂料生产企业,采用职业健康现场调查法、职业健康检测法和工程分析法等对各企业职业病危害现状进行调查,并对数据进行分析。结果安徽省马鞍山市6家涂料生产企业生产工艺相似,职工接触的职业病危害因素主要为二甲苯(苯、甲苯)、溶剂汽油、苯酐(邻苯二甲酸酐)、醇类(异丙醇、丁醇)、酮类(丙酮、环己酮)、酯类(乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙烯酸正丁酯)、粉尘及噪声等,各企业一线生产职工接触化学有害物质浓度均未超出国家规定限值,检测合格率为100%;但部分企业生产职工接触噪声点位强度超标。各企业均存在现场警示标识设置不全、职业健康监护不到位、职业卫生管理力度不强等问题。结论安徽省马鞍山市6家涂料生产企业卫生现状不容乐观,部分企业生产职工接触噪声点位强度超标,应采取措施加以防控。

关键词：涂料生产职业病危害现状调查