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降低310S不锈钢喷枪在富铅渣中腐蚀速度的实验研究

李东  
【摘要】:本论文针对艾萨炉炼铅喷枪在熔融态富铅渣中腐蚀情况严重的问题,运用不锈钢高温腐蚀理论研究310S不锈钢在熔融态富铅渣中处于不同腐蚀时间和腐蚀温度条件下的腐蚀规律,依此规律研究降低310S不锈钢在富铅渣中腐蚀速度的措施,对延长艾萨炼铅喷枪的使用寿命具有重要的指导意义。 310S不锈钢在熔融态富铅渣中的腐蚀规律为:310S不锈钢在1150℃富铅渣中发生静态与动态腐蚀时,腐蚀率与腐蚀时间的关系符合“诱发阶段”和“自催化阶段”两直线规律。腐蚀率Rc(%)与时间t(单位为h)的关系: 静态腐蚀:诱发阶段为Rc=0.31t;自催化阶段为Rc=5.88t-50.59 动态腐蚀:诱发阶段为Rc=0.063t;自催化阶段为Rc=4.77t-73.42 310S不锈钢在1000-200℃富铅渣中的腐蚀率Rc(%)与温度t(单位为h)关系也符合两段直线规律:1000-1075℃为Rc=0.016t-0.373;1075-1200℃为Rc=0.103t-93.054。1065℃为腐蚀率的突变温度。 降低310S不锈钢在富铅渣中腐蚀速度的措施为: (1)对310S不锈钢施加抗高温氧化涂层。实验发现,1mm厚的磷酸铝铬胶黏SiC涂层延缓了310S不锈钢进入“诱发阶段”和“自催化阶段”的时间为3h。而1mm厚的等离子喷涂SiC涂层延缓了20h,为胶黏SiC涂层延缓时间的7倍,有效降低了310S不锈钢的腐蚀速度。 (2)通过附着在喷枪上的富铅渣层来降低熔融态富铅渣传递给喷枪的热量。通过分析计算富铅渣层和310S不锈钢喷枪热量传递过程及热平衡可知,若喷枪外壁需要带走的热量达到5.374J·cm-2·min-1以上时,熔融态富铅渣就能在喷枪外壁形成渣层,从而保护喷枪免受熔融富铅渣的高温腐蚀,同时也降低了喷枪的腐蚀温度。实验发现,由于渣层的保护使310S不锈钢壁温降低至1065℃以下,使“诱发阶段”和“自催化阶段”延长12h左右,有效降低了310S不锈钢喷枪的腐蚀速度。 富铅渣层的导热性能与其导热系数相关。经实验测定发现,随着Pb含量及温度的提高,富铅渣的导热系数也随之增加,不同Pb含量的导热系数在600-950℃之间的变化服从直线关系(λ单位为W·m-1·K-1,t单位为℃): 含Pb量为48.70%:A=1.04×10-3t+0.194 含Pb量为44.16%:A=9.22×10-4t+0.148 当富铅渣所处温度接近软化温度时导热系数会出现急剧上升,不再服从直线关系。含Pb量为48.70%的富铅渣在1000℃时的导热系数为1.316W·m-1·K-1,在1020℃时的导热系数为1.438W·m-1·K-1。


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