Ｍ 罴 …川 铬元素在低碳钢的存在形式 张士宪，孟延军，时彦林 （河北］ ｝｛、 专术学院． ｏｌ－ｉ￣ 家庄０５００９１） 摘要：现如今，随着我国铜铁工业的迅速发展，低碳钢被广泛使用 与不锈钢不同，低碳铜中除了碳含量之外并没有其他高 含量的合金元素在这为数不多的合金元素中便包含着铬元素 铬元素对于铜铁产业是非常重要的，它不仅可以提高钢产品的 强度和硬度，同时也可以使铜产品具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性 虽然铬元素的应用有利于铜铁工业的发展，但是铬元素是 种毒性很大的元素，吸收到人体内不仅会对人体细胞和肝、肾等内脏器官造成伤害，吸收过多甚至会导致基因突变 在钢铁 的冶炼过程中存在着工作人员吸收有毒的铬 而发生危险的问题，由于铬元素的毒性与其存在于低碳钢的形式有关，所以我们 需 要对铬元素在低碳铜中的存在形式进行研究来避免危险的发生 一关键词：铬元素：低碳钢；冶炼工业；钢铁产业 中图分类号：Ｇ６４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１卜５（Ｘ）４（２０１ ８）０２－￣）１９４—２ 铬元素作为钢铁冶炼产业不可缺少的元素，对钢铁种类的 形成起着不可替代的作用。近年来，元素的存在形式成为了学者 们的研究重点。同一个元素在同一物质中存在形式的不同会具 有不同的性能，产生不同的效果。对于人体来说，同样的铬元素 定铬元素在低碳钢的存在形式需耍更多的步骤与时间。首先要 将固体状态的低碳钢溶解于强度各有区别的酸碱溶液之中，之 后等到低碳钢彻底溶为溶液才能进行测定。学者们将这种测定 方法称为“分相浸取法” ｌ。这种方法不仅可以将固体同液体一 样通过溶液进行分离，同时对钢铁的冶炼和自然环境的保护有 着重要的意义。 。 。 以六价的形式存在和以三价的形式存在产生的影响是完全不同 的。 与三价铬对人体产生少量的伤害不同，六价铬会导敛人们 死亡。对于低碳钢来说，铬元素的存在形式不同也会影响低碳钢 表１ 元素存在形态和形式的分离方法与原理 方法 物理·机械分法 的性能，所以我们需要对铬元素在低碳钢的存在形式进行更加 深入的研究…。 原理 根据物理量八小，分＿ｒ懿， 喽、电荷 化学溶解法 不Ｉ司形态化合物溶于不同强度的溶制中 ｊＩ入平衡体系．如离ｒ交换休 １铬元素在低碳钢中存在形式的测定 一辅助、 衡法 直以来埘于元素存在形式的测定都没有一个标准，大多 平衡电位法 电极助 Ｊ＇？＂／／ｆＺ 估算与某种形式化学位有荚的电位筹 给定电极过程的 是根据实际情况的需耍进行大敛的测定。实际上我们对一个元 素进行测定，不仅耍测定其在固体中的总含量，还要对其存在形 式进行测定。 学者们对一个元素的存在形式进行测定时，有时使用直接 Ｊ ｉ鸶 ＪＡ： ｌ ” Ｉ’内 ¨ｊ ｌ电子结构与原子结构直测定与电子、原子结构有关性质和存在彤 接检测法 式有关 催化效膨 ０ ｝ 物鉴定法金属离Ｆ的某种形式可川作 化剂，， 物 ／卜长或抑制。嗽过分批，连续 本 速ｊ业 ｊ ｒ 在形式有父 测定的方式，有时通过实验进行分离后再进行测定。大多数的学 者喜欢同时使用两种方式对元素的存在形式进行测定。在下表 之中一共列出了七种对元素的形式和形态进行测定的方法。表 中的１至２列出的是关于形态的分离方法，而３至７列出的关于 是关于形式测定的方法。 ２铬元素在低碳钢中不同的存在形式所产生的效果 通常情况下，我们所说某一元素的存在形式就是指某一元 素存在于物质中分子或离子的存在形式。 一对铬元素在低碳钢的存在形式进行测定，我们可以将下表 个元素在同一物质中的存在形式不同会产生完伞小同的 中所列举的方法配合使用。在正常情况下对铬元素在低碳钢的 存在形式进行测定，学者们更愿意通过某些平衡关系这样方便 快捷的方法进行 ｌ。 与测定液体的存在形式不同，液体可以直接通过电解溶液 进行形态测定，但是低碳钢是固体，想要使用电解溶液的方式测 效果，所以我们需要对铬元素在低碳钢中的存在形式进行深入 研究。 低碳钢与被称为“软钢”的不锈钢有着很大的不同，低碳钢 中如果存在高含量的铬元素就会变成不锈钢，也就是说当铬分 子或离子在低碳钢中的存在形式发生改变时低碳钢就会变成不 锈钢。 由于铬元素的存在形式不同，所以有的钢铁在潮媪的环境 下会被腐蚀的非常快，有的却被腐蚀的非常慢。除此之外，铬元 素在低碳钢中的存在形式不同也会导致钢铁产品的硬度、脆度 收稿日期：２０１８－０１ 与可塑性产生很大的差异，所以铬元素在低碳钢中的存在形式 不同也会影响到钢铁产品的性能。 同一个元素在某一物质中的存在形式不同也会具有不同的 生物毒性和毒理，甚至对环境也会造成不同程度的影响。铬元素 项目名称：铬在低碳钢中的高温固态扩散机理研究，项目编号：ＺＲＹ２０１８０１。 作者简介：张士宪．男，生干１９８２年，河北鹿泉人，硕士研究生，讲师，研究方 向：新材料制备．冶金物理化学： １９４ Ｍ 是人体运行中不可缺少的一种元素，但是人体对于铬元素的需 巳 形式进行分析确保以后冶炼工业时减少有毒气体和灰尘物的排 放量。 求量是非常微小的。 人体内如果缺少铬元素会导致糖尿病和冠心病等疾病的发 生，但是如果体内吸收过量的铬元素会引起肾脏与肝脏等人体 种有毒的元素。但是不同的存在形式会产生的影响并不相同。 除此之外，钢铁冶炼工业和我们的日常生活都会产生一些 废弃物对环境造成污染，同时影响到环境的治理。低碳钢中的铬 为铬元素在低碳钢中不同的存在形式会影响到产品的抗腐蚀性 和耐磨性。铬元素以一个合理的形式存在于低碳钢产品之中可 器官发生病变，情节严重时甚至还会导致死亡。铬元素虽然是 元素的存在形式不同，造成污染的程度也会有所不同。这是因 一在进行低碳钢的冶炼过程时，空气中会存在一些铬元素的灰尘。 铬元素在低碳钢中的存在形式不同，其中包括二价、三价和六价 等多种存在形式。 空气中存在的二价和三价的铬元素与人的皮肤表层接触时， 并不会引起任何的化学反应对人体造成伤害。与二价和三价的 铬元素不同，以六价形式存在的铬元素具有很强的氧化性。空 以增强产品的使用寿命，减少不必要的浪费，促进环境的友好发 展。 ３结语 本文对铬元素在低碳钢的存在形式进行了分析，目前对铬 元素在低碳钢的存在形式的研究与测定方法仍然存在着一定的 缺陷。 随着学者们进一步的研究，测定与分离的方法会不断改善， 气中的六价铬元素可以通过呼吸道和皮肤等多种形式进入人体 内，进入人体的铬元素只有少量可以通过粪便排出，绝大部分的 铬元素会残留在人体内。在人体内残留的铬元素会聚积在肝脏 与肾脏等器官中，人体的器官聚积大量的铬元素就会导致器官 衰竭。 进行低碳钢冶炼时铬元素的存在形式不同也会对环境造成 不伺的影响。在冶炼过程中低碳钢中铬元素的存在形式不同会 直接影响到空气中有毒气体的含量。 环境标准中明确提出我国居住区大气中有害物质的最高容 许浓度是Ｏ．００１５ｍｇ／ｍ。（一次值）（六价铬），铬元素的存在形式 不同会释放出毒性不同的气体，所以我们需要对铬元素的存在 （上接１９３页） 同时由于备件制作误差、现场安装管道变形等因素影响，一 对于铬元素在低碳钢存在形式的研究成果一定会越来越多。固 参考文献 【ｌ】 张远，张鹏，黄威，等．压接参数和热处理对铬钼低碳钢压焊接头力学性能 的影响【Ｊ】．热加工工艺，２０ｌ７，１６（７）：９４－９６． ［２】 李振昌，毛磊，张新泽．形态分析中铬的价态变化及其有效态预测［Ｊ］．安全 与环境学报，２０ｌ７，ｌ７（５）：１９９６－２０００． ［３】 温宁华，王荣．合金元素铬和铝对ｊ５５钢电化学腐蚀行为的影响［Ｊ］．机械工 程材料，２Ｏ１７，４Ｉ（３）：４３－４８． 刷易磨损面依次焊接长５００ｍｍ，宽８０ｍｍ的护板。该护板以 １６Ｍｎ钢板为母材，堆焊耐高温的耐磨层，从而在本体较以前采 用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ材料成本降低的同时满足并提高了耐磨性能。 ３．５高炉炉顶料流调节阀设计加装吹扫装置 由于炉顶料流调节阀上方八角溜槽与高炉本体间隙积灰， 造成料流调节阀转动臂动作不灵活，料流调节阀关闭不严，从而 均阀、均放阀现场安装工时较长，不能满足炉顶设备的抢修要求， 为此对一均阀、均放阀阀本体结构进行改造，将阀本体改造为两 体活套法兰联接结构，并将阀本体下短接设计为活套法兰结构。 从而便于现场安装，满足炉顶设备检修要求。 ３．３高炉炉顶上、下密封阀结构研究与实践 高炉炉顶上、下密封阀座圈由于结构不合理，积灰造成密封 影响高炉的正常布料操作及下密封阀的使用周期，为此对料流 调节阀设计加装吹扫装置，从而消除设备事故隐患。 ３．６高炉炉顶上、下密封阀液压控制系统研究与实践 阀关闭不严，造成高炉减风或休风，制约着炉顶设备检修周期的 提高，为此我们对上、下密封阀座圈密封面结构进行改造，由双 棱改造为单棱，从而消除积灰造成上、下密封阀关闭不严的事故 隐患。 ３．４高炉炉顶煤气温度探测器结构研究与实践 高炉炉顶上、下密封阀液压控制系统原设计采用左右上下 密封阀四个油路共用同一油路块的形式，当系统某一个环节出 现故障，将导致左右料罐都不能下料，而且液压系统故障很难判 断，大大延长了处理故障的时间，造成高炉慢风或休风，为此将 高炉炉顶煤气温度探测器用于探测高炉炉内煤气温度，为 材料采用ｌＣｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ，在线使用周期仅为为三个月，通过统计 上、下密封阀液压控制系统进行设计，采用左、右分开各自单独 保证高炉的正常生产。 ３－７高炉炉顶探尺传动系统研究与实践 高炉冶炼提供技术参数，每座高炉在线使用４件，原备件主体 使用，一旦系统发生故障，可用单罐下料，赢得抢修时间，同时 分析由于本体循环冷却水工作腔漏水导致本体变形，局部磨损 严重的原因更换煤气温度探测器的比例为８５．６％，由于主体材 料采用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ，备件制作费用高（３．６万元／件），修复工 艺难度大。为延长煤气温度探测器的使用周期，降低设备的维 修和制作费用，设计煤气温度探测器材料选用Ｑ２３５钢板，通过 对原煤气温度探测器结构进行研究发现，原设计本体开宽度为 高炉炉顶探尺装置是探测炉内料位的重要设备，就象是操 炉者的眼睛，操作人员通过探尺反馈的信息，准确判断炉内料面 的位置，并根据需要及时调整料批，以满足高炉冶炼的需要。一 段时间以来，高炉探尺传动系统故障频繁，时常停机处理，有时 还造成埋尺，直接影响着炉内操作，为此对探尺传动系统进行 创新设计，采用摆线针轮减速机传动，该传动系统适合探尺的工 况，给设备的维护、维修创造有利条件。围 ３ｍｍ，深度为３５ｍｍ，顶部为 １０ｍｍ圆孔的均布工艺豁口， （间距为２００ｒａｍ），该工艺豁口原设计目的是为减小本体的热变 形，但在实际使用过程中，该工艺豁口成为应力集中点，造成在 此处产生放射形裂纹，因此我们在设计改进过程中将该工艺豁 口全部取消，并将循环冷却水管的通径改进为Ｇ２ ，从而加大 参考文献 【１】全国液压气动标准化技术委员会 中国机械工业标准汇编液压与气动卷【Ｍ】 北京：中国标准出版社，１９９９． 煤气温度探测器内腔循环冷却水流量，提高冷却效果，增强本 体强度。为解决本体局部磨损严重问题，设计在本体受物料冲 【２】成大先．机械设计手册【Ｍ】．北京 化学工业出版社，１９９４． １９５
