关键词： 结晶器
结晶原因（精选十篇）
结晶原因 篇1
在连铸生产中, 随着产品质量要求的不断提高, 结晶器液位的波动要求控制在±3mm以内, 结晶器液面的波动一旦超过±10mm, 就可能使保护渣和杂质大量卷入钢水中, 在铸坯表面产生夹渣, 严重时甚至造成漏钢。所以, 结晶器钢水液面的稳定是连铸生产中至关重要的问题。南京钢铁股份有限公司 (以下简称“南钢”) 电炉厂小方坯连铸机从意大利达涅利公司升级后, 结晶器液面的控制不稳定、液面波动现象较为频繁, 主要表现在小断面的生产或开浇过程中经常出现液面突然波动, 其波动范围可达±20mm, 对生产和质量都造成了较大影响。
1 工艺参数及工作原理
1.1 连铸机主要设备工艺参数
南钢电炉厂小方坯连铸机是采用的关键技术有全保护浇注技术、二冷全喷雾技术、结晶器非正弦振动技术、结晶器电磁搅拌及末端搅拌技术、结晶器自动开浇及液位自动控制技术。其主要设备工艺参数如表1所示。
1.2 结晶器液面自动控制系统结构
结晶器液面自动控制系统主要由以下三部分构成:
(1) 液面检测系统是基于Cs-137的放射源液面检测系统;
(2) 塞棒控制是基于伺服电机的电动控制机构;
(3) 以PLC为核心的自动控制系统。
1.3 结晶器液面自动控制系统控制原理
采用塞棒控制从中包流至结晶器中钢液的流量, 使结晶器中的液位保持恒定。塞棒的动作可通过机械式的手动控制, 或通过安装在塞棒机构中的伺服电机来自动控制。正常生产情况下, 采用自动控制方式。该控制系统的原理框图如图1所示。
如图1所示, 该系统为双闭环负反馈控制系统。
(1) 外环为液位控制环、为主环, 控制功能由PLC完成。操作人员通过过程计算机操作站设定液位送入PLC, 而铯137液位检测系统所检测的液位值也进入PLC, 由PLC比较设定值与实际值, 若存在偏差, 则经过PID调节, 输出控制信号给塞棒控制系统, 使塞棒动作、实际液位逐步趋于设定液位, 最终使得差值为0 (接近0) , PLC输出不变, 塞棒位置稳定, 液位也就稳定在设定值附近。若有新的干扰出现, 比如拉速变化导致液面变化等, 则重复上述过程, 使液位再次稳定在设定值附近。
(2) 内环为塞棒位置控制环, 塞棒控制器接受PLC输出的控制信号, 与塞棒位移传感器的实际位移信号进行比较, 其差值经PID控制运算后, 控制伺服电机动作、驱动塞棒执行机构的升降, 从而改变钢水流入结晶器的流量, 保持钢水在结晶器内的液面稳定。当液面高度超出或低于允许控制范围时, 系统给出报警信号并且及时关闭塞棒, 以避免溢钢或漏钢事故发生。
2 结晶器液面波动影响因素分析
自PLC系统由S5升级到S7以后, 结晶器液面的控制不稳定、液面波动现象较为频繁, 主要表现在小断面的生产或开浇过程中经常出现液面突然波动, 其波动范围可达±20mm, 操作工不得不将控制模式转为手动进行操作, 等液面稳定后再转至自动, 继续浇注 (见图2) 。
2.1 结晶器液面检测与自动控制系统分析
经过对大量结晶器液面波动曲线的分析, 可以发现液面的波动不具有周期性和规律性。考虑到PLC升级前后设备、工艺状况没有变化, 仅控制系统升级。因此, 首先从控制系统入手、查找原因。
2.1.1 液面检测系统
跟踪、分析历史趋势曲线后发现液面的变化有些滞后, 考虑S7-PLC的处理速度没有问题, 所以重点检查检测仪表、分析仪表设置参数。发现仪表滤波时间是1.5 s, 与S5-PLC匹配没问题。但S7的运算速度远比S5快, 1.5 s滤波时间意味着S7接受的液面信号要滞后1.5 s, 显然不能满足S7的控制要求, 因此, 将滤波时间由原来的1.5 s, 尝试改为0.5 s, 系统响应速度加快、液面异常波动的现象明显减少。
2.1.2 自动控制部分
(1) 塞棒抖动功能的恢复
在生产过程中还经常出现因液面突然上升, 导致控制系统不能跟随而引起液面失控 (见图3) 。跟踪后发现这在含铝钢浇铸时发生频率最高, 经过分析发现是由于塞棒粘钢突然脱落、流量突变引起, 如图3所示。在原设计程序中为减少塞棒粘钢, 增加了塞棒抖动的功能, 因此仔细检查了这部分程序, 发现在PLC系统升级时忽略了该功能, 程序中的抖动幅值为0, 故将抖动幅值由0改为0.15mm (方波:±0.15mm) 、抖动周期为160 ms (3Hz) (未变) 。抖动功能启用后, 塞棒粘钢现象减少, 液面波动率有所降低。
(2) 优化系统的调节参数
在参数调整过程中发现, 在PLC程序中修改参数、跟踪效果比较复杂。因此在HMI增加了参数设置画面, 用于PID及塞棒抖动参数设置, 同时也增加了部分监控曲线。经多次调整、微分系数Kd由20改为10, 滤波系数由40改为22.2, 系统抗干扰能力增强。
(3) 减少信号干扰因素的影响
液面、塞棒位置信号的突然大幅变化, 可能是由于干扰因素的影响 (见图4) 。检查塞棒位置传感器及液面检测信号的抗干扰 (屏蔽) 情况, 采用磁环、单独穿管等相应的措施, 抑制干扰、信号质量大为改善。
2.2 其它常见液面波动现象分析
2.2.1 塞棒机构故障引起
塞棒是通过一个支撑臂连接在电动驱动的升降杆上, 这种机械连接会因间隙、摩擦、后冲等致使塞棒无法准确定位、准确地开闭水口, 导致控制系统内环失稳、进而系统失控、液面波动, 需停浇进行处理。
(1) 塞棒目标值正常, 但其位置反馈信号突然下降, 系统内环会因此自动调节塞棒位置、引起液面波动。这种情况一般是因为塞棒机构间隙过大, 造成位置反馈漂移 (见图5) , 需更换机构、进行维修或调整。
(2) 液面下降时, 塞棒位置目标值正常, 但塞棒位置反馈未跟随、导致液面继续下降, 说明机构不动作, 属于典型的塞棒机构故障 (见图6) 。
(3) 液面上升, 塞棒位置目标值、塞棒位置反馈状态正常, 但液面一直上升。该情况说明由于机械故障导致塞棒未真正动作 (见图7) , 一般表现是机械连接故障, 需重新调整。
2.2.2 工艺原因
除了设备故障外, 工艺异常也会导致液面波动, 需进行甄别、分析。
(1) 水口堵塞
水口堵塞由低温凝钢造成, 或是由于钢中夹杂物和脱氧产物如Al2O3、Ca O、Si O2等形成高熔点聚合物附着在水口内壁上, 缩小了钢水流道面积, 塞棒开启度呈逐步上升趋势。虽然塞棒动作正常、但液面失控。典型图例如图8所示。
(2) 钢流冲击波
在换大包或突然改变拉速时会出现钢流冲击波, 主要表现为液面不平稳, 有局部涌动现象 (见图9) 。
(3) 中间包水口塞棒的侵蚀
导致同样的塞棒位置但是钢水流量不同, 如图10所示。
(4) 水口和塞棒粘上的凝固钢液突然脱落以及水口的堵塞或烧损都会使塞棒特性曲线中的工作点发生突变和控制系统的特性变化, 如图11所示。
另外, 在结晶器以下, 热态铸坯通过导向辊的振动会影响结晶器液面, 铸坯的鼓肚也会造成结晶器液面波动。
3 结束语
在进行系统升级前要全面熟悉原有控制系统的功能, 避免重要功能遗漏。升级时要检查现场原有检测系统、执行元件的性能是否与之匹配, 在理论分析的基础上调整相关参数。调试时要跟踪、分析实时和历史曲线, 优化控制参数。当液面出现异常波动后, 要及时分析、查找原因, 避免故障叠加, 对生产和产品质量造成大的影响。
摘要：南京钢铁股份有限公司电炉厂小方坯连铸机在控制系统升级后, 结晶器液面异常波动的现象较为频繁, 本文就分析和处理过程进行了较为详细的描述, 同时分析了常见液面波动现象、介绍了处理经验。
胆囊结晶的产生原因 篇2
2.限制胆固醇的摄取量.绝对不吃内脏、蛋黄等富含胆固醇的食物.
3.多补充维生素K,如:菠菜、花椰菜等都有丰富含量.
4.禁食易产生气体的食物,如:马铃薯、甘薯、豆类、洋葱、萝卜、汽水饮料,以及酸性的果汁、咖啡、可可等.
5.牛奶只限于饮用脱脂奶.
6.多吃富含维生素A的黄绿色蔬菜.
7.烹调食物少用煎、炸,多采煮、炖、清蒸的方式.
8.禁食脂肪含量多的高汤及美乃滋.
9.口味尽量清淡,调味料应有所节制.
爱情结晶“制造”计划 篇3
结婚了，你们准备让爱情结晶也随之诞生了吗。且慢，先来看看你们在生儿育女方面的心智是否成熟吧。让你的先生一起来做下面的自测题，它们可以预测你们能否胜任孕育宝宝的重任。
1．对于想生育的妇女，下列哪一项最重要？
a)如果过重就设法减肥
b)多吃肉和富含蛋白质的食物增强体力
c)量血压
2．哪一项关于妊娠的观点是正确的？
a)在妊娠期性交是流产的常见原因
b)孕妇应多吃动物肝脏，以摄取丰富的铁和维生素
c)年龄较大的妇女对妊娠的适应力强于20多岁的妇女
3．哪一项是妇女产后减轻体重的最佳方法？
a)运动
b)以母乳哺养婴儿
c)节食
4．哪一项对婴儿不利？
a)婴儿想吃时才喂食
b)任其哭闹
c)为婴儿按摩
5．如果孩子发热至380C，该怎么办？
a)喂服半粒阿司匹林
b)喂服对乙酰氨基酚，并将孩子包裹以保暖
c)保持孩子凉快，观察病情发展
6．孩子到了几岁才不需在白天睡觉？
a)2岁
b)3岁
c)4岁
7．父母怎样才能促进幼儿智力发展？
a)给他们提供有教育作用的玩具和游戏
b)不断将游戏的难度升级
c)孩子有进步时加以称赞
8．哪一种方法最不宜用于训导孩子？
a)称赞孩子的良好行为，而忽略其不良行为
b)把孩子的不良行为视为严重问题，让孩子明白父母对此多么烦恼
c)禁止孩子做某事时，向其解释原因并提供其他选择
9．哪一类儿童较易有学习困难？
a)仍未学会系鞋带的儿童，而其他同学早已学会
b)不合群的儿童
c)常欺侮别人或被人欺侮的儿童
计算得分
答案：1a)、2c)、3b)、4b)、5c)、6c)、7c)、8b)、9a)。
答对一题得1分，把得分相加。
5分或以下：你们属于只有爱心而无足够知识和思想准备者，要多多学习、热身呀！
6～9分：恭喜，你们很有“天分”，已经是合格的预备父母，宝宝将来有望得到最健康的呵护。下面的小知识可以帮助你们更顺利地完成爱情结晶“制造”计划。
准备妊娠
希望生育的夫妇在女方妊娠前应作何准备？
专家建议，妻子在准备妊娠前3个月，夫妇两人都应特别注意身体健康。身体状况好，不仅受孕机会大，还可确保妊娠期健康，且可减少在妊娠的头数周可能对胎儿造成的危害。
若孕妇吸烟，必须戒烟。吸烟会减少供给胎儿的氧气，妨碍胎儿生长，使婴儿出生时容易体重偏低和身体较为虚弱。如果丈夫吸烟，也应该戒烟，以避免妻子吸入他喷出的香烟烟雾。
准备妊娠前应戒酒，否则会减轻婴儿出生时的体重。丈夫大量喝酒会减少精子量。
妇女担心自己对风疹没有免疫力，可去看医生，并进行血液检验。如有需要，可接种疫苗。这时也应开始服用叶酸补充剂，促进胎儿脑细胞的形成，并减少胎儿患脊柱裂的危险。此外还须检查牙齿，因为在妊娠期牙齿较易出现问题。孕妇应不吃未经烹煮的食物，以免李斯特菌或沙门菌危害胎儿。
选择生宝宝的最佳时机
生育是否受年龄限制？30多岁的妇女是否较难受孕？
男性和女性的生育力都会随年龄增长而逐渐下降。女性到更年期时，会完全丧失生育能力。但对30多岁的妇女来说，妊娠主要是时间问题。25岁的妇女也许只需2～3个月就能受孕，而35岁的妇女可能要较长时间。这可能是由于性生活减少，而非完全因生育力下降。
其实，较迟生育有利也有弊。年纪较大的产妇生产时较易出现并发症，而且婴儿患唐氏综合征的危险也会增加。不过，较年长的母亲更成熟，经济基础也较稳固。专家建议，最好等夫妇双方都认为时机成熟才生育。
（以上部分内容选自《日常生活保健指南》，上海科学技术出版社出版）
小贴士
◆不要吸烟。
◆节制喝酒或完全戒酒。
◆必要时减肥。
◆多吃有益健康的食物，少吃脂肪和糖含量高的食物。
◆多做运动。
◆保持睡眠充足。
◆使用化学剂时戴上手套。
◆患病应立即就医。
结晶原因 篇4
河南煤业化工集团中原大化公司50万t甲醇项目煤气化技术采用壳牌煤气化工艺Shell Coal Gasification Process (SCGP) 。本装置于2008年5月建成投产, 装置设计能力为日处理设计煤种2 000t。
壳牌气化炉为立式压力容器, 炉内为水冷壁组成的气化室, 煤气化烧嘴位于气化室中下部, 烧嘴二个一组对称布置。由煤气化烧嘴喷入的煤粉、氧及蒸汽的混合物在1 500℃高温下, 瞬间完成煤的气化反应, 生成 (CO+H2) 含量很高且夹带飞灰的粗煤气, 由下向上从气化炉顶排出。为防止飞灰粘结在后续设备, 在气化炉反应段出口处均匀喷入循环返回的200℃低温激冷气, 将其激冷至900℃, 使合成气中的夹带的粘性飞灰、渣冷却成无粘性飞灰, 以防止后系统飞灰/渣挂壁影响换热效率, 再进入合成气冷却器回收热量, 合成气温度降至350℃左右进入后续设备。工艺流程如图1。
1 事故经过
2008年6月21日12时, 操作人员发现K-1301振值13VI-0701呈现锯齿状波动, 最高达到48μm, 振动高报值为50μm, 13VI0702/03/04/05/06/07/08稳定在25μm左右, 压缩机电流, 流量无异常现象常。随联系仪表人员确认, 排除仪表故障。经设备人员现场测量振值与主控显示基本相符。为保护设备安全, 决定手动停车。停车后打开K-1301入口法兰, 发现叶轮结晶现象较严重。经分析为NH4Cl结晶, 合成气中含有的HCl、NH3在温度低于200℃时会发生结晶现象。反应方程式:NH3+HCL=NH4CL
2 事故危害
1) 全系统停车, 造成重大损失。
2) 损害压缩机, 缩短压缩机使用寿命。
3 原因分析
1) 开车开车前对急冷气管线未进行充分预热, 1500和1600单元混合后急冷气温度控制出现低于200℃的情况, 导致氯化氨在叶轮上结晶, 叶轮偏重从而引起K-1301振动。
2) 急冷气入口管线伴热效果不好, 局部温度出现低于200℃的情况, 氯化氨晶体随急冷气进入压缩机内, 附着在叶轮上使其偏重从而引起K-1301振动。
3) 激冷气与合成气的激冷比设计为1∶1, 试车阶段壳牌专家建议增大激冷比至1.1∶1, 导致干气量不足, 15单元干气进气调节阀始终在95%开度, 调节幅度小, 一旦工况发生波动干气调节可能跟不上, 导致出现温度低于200℃。
5 事故处理
1) 打开压缩机入口法兰, 用螺丝刀清理叶轮上附着的氯化铵结晶。
2) 打开压缩机入口过滤器, 对入口管线进行吹扫, 具体操作如下:
①关闭去甲醇合成气两位阀16XV0002及16PV008A, 关闭13PV0076, 13TV0020 13XV0035, 13XV0036。气化炉升压至0.2MPa, 打开13TV0020, 吹扫15单元干气至入口过滤器激冷管线。后关闭13TV0020, 气化炉升压至0.2MPa, 再次打开13TV0020……如此反复直至无粉尘出现为止。结束后用13PV0076控制开关, 吹扫16单元湿洗之过滤器出口。
②关闭压缩机入口两位阀13XV0035, 压缩机出口两位阀13XV0036及压缩机密封吹扫排气放空阀, 打开压缩机高压氮气密封气, 等压缩机缸体内压力13PI0729达到0.3MPa时打开压缩机入口两位阀13XV0035吹扫压缩机至过滤器段管线。
6 解决措施
1) 在开车时提前对激冷气管线进行循环升温, 预热整个系统, 将温度提高到要求的200℃以上。
2) 因13TV-0020阀处较窄, 急冷气量增大后温度不够, 增加1条DN100的旁路 (如上图) , 增加15单元来的340℃高温合成气量。因13TV0020开度在90%以上, 2009年大修期间又增加了一条DN100的旁路, 增大13TV-0020调节幅度。
3) 入口管线增加伴热管线。
4) 正常生产时13TI-0020控制指标提至205℃, 严禁出现低于200℃的情况, 防止氯化氨结晶。
5) 操作人员应严密监控K-1301振值, 防止因振动过大而损坏设备。
6) 停车后及时充分置换K-1301以及激冷气管线, 防止残余合成气内产生氯化铵结晶。
7) 短期停车时, 对压缩机入口管线进行充氮保护, 打开压缩机入口两位阀13XV0035, 关闭压缩机出口两位阀13XV0036及压缩机密封吹扫排气放空阀, 打开压缩机氮气密封气, 使压缩机缸体内压力保持微正压, 从而确保入口管线保持微正压。
8) 长期停车时, 打开压缩机入口两位阀13XV0035, 关闭压缩机出口两位阀13XV0036及压缩机密封吹扫排气放空阀, 关闭压缩机所有密封气, 在压缩机入口导淋处接空分装置临时低压氮气管, 确保入口管线保持微正压。
9) 管线腐蚀总是无法避免的, 热胀冷缩会使锈皮脱落, 所以在开车前预热激冷气管线时, 要观察入口过滤器压差13PDIA0073情况, 如果出现持续升高的趋势, 需打开过滤器进行清理, 防止生产过程中印压差高而被迫停车。
7 结束语
经过一系列技术改造与操作工艺指标的调整, 彻底解决了激冷气压缩机结晶问题并为停车保护提供了可行的方案, 为气化装置的长周期运行奠定了坚实的基础。
摘要：分析了激冷气压缩机结晶原因及危害, 并介绍了针对性的措施, 彻底解决了事故隐患。
降温结晶和蒸发结晶的区别 篇5
适用范围不同
1、降温结晶适用于溶解度随温度变化大而且是随温度降低而降低的溶质，比如NaNO?、KNO?等。高温时溶解度高，冷却热溶液时，其溶解度下降，溶质结晶析出。
2、蒸发结晶适用于溶解度随温度变化不大的溶质，比如NaCL、KCL等。因为溶解度变化小，所以不论冷热都溶解度变化不大，只有通过(加热蒸发)减少溶剂(水)才能使其析出结晶。
蒸发结晶与降温结晶
蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的`溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶。例如：当NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时，即可采用此法，先分离出NaCl，再分离出KNO3。
让故事情节结晶 篇6
借用巧合成佳作。设计巧合法，是指让两个或两个以上的事物碰巧相遇或相合，使矛盾骤起或突然得到解决，从而产生文势起伏曲折的写作方法。叙事性文章的写作，要重视表现偶然性的巧合。巴尔扎克认为：“偶然性是世界上最伟大的小说家，若想文思不竭，只要研究偶然性就行。”对生活最精彩的艺术表现，就在于对个别特殊现象即带偶然性现象的把握和描述，通过偶然，揭示必然；通过个别现象，揭示事物普遍性的规律和实质。
例如，莫泊桑的《我的叔叔于勒》（九年义务教育三年制初级中学教科书《语文》第六册，人民教育出版社1995年版）中，菲利普一家去英国哲尔赛岛旅行，恰巧在同一艘船上遇到了于勒在卖牡蛎，见他穷困潦倒的样子，就视而不认，一家人乱作一团，像躲瘟神一样。又如，曹禺的《雷雨》（高级中学课本《语文》第四册，人民教育出版社1995年版）中，鲁侍萍要领女儿四凤回家，恰巧是在三十年前帮工的周公馆里巧遇赶走自己的周朴园。闹罢工的工人领袖鲁大海，是周朴园和鲁侍萍亲生的儿子，而鲁大海刚生下来就被周朴园遗弃了的，可是鲁大海自己却不知道这回事。
巧用抑扬生波澜。“抑”是贬，批评之意，“扬”是褒，赞美之意。所谓“抑扬”，是指作者通过褒贬来立意——评判人或事物的技巧，常见的如“先抑后扬法”、“先扬后抑法”、“抑扬并举法”。先抑后扬的“抑”是手段，而“扬”是目的，是利用“抑”“扬”的反差，来作为“扬”衬托或铺垫。先扬后抑则反之。抑扬并举是对事物作一分为二的评判，有褒也有贬。如果说先抑后扬（先扬后抑）是表现立意的技巧，那么抑扬并举则为立意本身的辩证法。前者可以造成笔势上的跌宕起伏，增强艺术效果，后者可以正确评判外物，减少主观片面性。抑扬的关键在于透过现象揭示本质。
运用抑扬法，要注意抑扬不能超出客观事物真实范畴，既要服从于写作目的，又要符合事物发展规律和人们认识事物的规律。
我们学过的课文《阿长与〈山海经〉》就应用了抑扬交错法。文章采用先抑后扬的手法，先写她的缺点，极尽针砭，后写她的“伟大的神力”和对她的敬意。鲁迅先生对长妈妈的褒扬是由衷的，文章前部分的“抑”是假，抑中有扬，先抑是为了后扬，“扬”才是作者的真正用心，作者就是通过先抑后扬法，表达了他对中国劳动人民的崇高敬意。这种文章主题鲜明、情感强烈，能给读者留下深刻的印象，写起来也易于操作。
结晶原因 篇7
关键词：板坯连铸,铁素体不锈钢,结晶器,液面波动
1 概述
提高铁素体不锈钢产量比例是钢铁企业应对镍资源短缺、价格高涨的重要手段。某厂南区目前主要生产铁素体不锈钢, 现有1台方、板坯兼容连铸机, 其主要参数如表1所示。该设备投产初期遇到的主要问题是结晶器液面波动过大, 远超过±3mm的正常控制目标。结晶器液面波动过大不但造成连铸坯表面夹渣、凹坑、纵裂等缺陷, 而且还容易导致冷轧板表面出现重皮夹杂、黑 (灰) 线 (带) 等质量缺陷。关于结晶器液面波动影响因素及控制措施的研究已经很丰富, 但主要集中在实验室水力学模拟和数值模拟两方面。结合现场生产实践, 分析、查找影响结晶器液面波动因素的方式不多。
2 液位自动控制系统原理
结晶器液位自动控制系统由4部分组成:液位自动检测系统、塞棒执行机构、伺服驱动装置以及PPLLCC部部分分。。工工作作原原理理如如图图11所所示示。。
液位自动检测系统, 包括放射源、接受源 (电离棒) 、二次表三部分。放射源 (Co60) 发射出的γ射线穿过被测钢液时有一部分被吸收, 而使γ射线强度减弱;随钢液面高度的增加, 吸收γ射线的区域越大, γ射线强度减弱得越多。根据检测出的γ射线强度的变化, 就可转换出钢液面高度的变化[1]。
塞棒执行机构, 由伺服马达、液压缸、位移传感器、速度编码器、塞棒连杆动作机构组成。计数器接受γ射线并将其转换为电信号传送给计算机, 计算机处理系统将接受到的弱信号变换为能直接显示和输出的标准信号, 塞棒控制系统根据液位信号及控制系统传感器的位置给塞棒控制机构下达指令, 决定塞棒的打开或者闭合。
伺服驱动装置, 由西门子6SE70系列逆变器配套CUMC伺服转矩控制板组成。主要作用是提供变频电源驱动塞棒装置。
PLC部分, 由西门子S7400系列CPU、传感器模板、输入输出板及内部程序组成。作用是检测和处理外围信号, 进行PID调节, 输出逆变器的目标值。
3 结晶器液面波动的影响因素
连铸结晶器液面波动的影响因素很复杂, 主要包括:结晶器液面控制系统、连铸机扇形段辊列布置方式、结晶器内钢液流场控制以及钢种凝固特性等。
3.1 结晶器液面控制系统
一方面液位检测系统的漂移和误差会导致系统接收到错误的信号, 导致塞棒驱动电机超调或失调, 造成结晶器自动液位波动较大;另一方面传感器及马达连接电缆在接触不良、短路、屏蔽不好等情况下, 同样会造成较大的信号偏差;此外, 现场发现结晶器液压振动异常时, 会造成振动台异常震动, 从而使结晶器受到异常的冲击作用, 导致液面波动过大。
3.2 连铸机辊列布置方式
连铸坯出结晶器时坯壳较薄弱, 在二冷区上部运行时, 由于钢液静压力的作用, 导致连铸坯在两个辊子之间产生鼓肚, 坯壳越薄表现越明显。连铸坯鼓肚时产生泵吸效应, 导致结晶器液面迅速下降, 结晶器液面控制系统会提高塞棒位置, 向结晶器充填钢液。同时伴随拉坯的持续进行, 鼓肚部分运行至辊子区域时被压缩, 液相穴内钢液也向结晶器内反向挤入钢液, 使液面迅速上涨, 如此反复, 使结晶器液面波动加剧[1]。
3#连铸机弯曲段和扇形段辊列布置方式如表2所示。当以0.8 m/min的拉速生产430, 0Cr13, 00Cr12等铁素体不锈钢时, 结晶器液面波动较大, 且波动周期为3次/min。根据拉速和液面波动的频率, 可计算相邻的两个波峰间隔内连铸坯运动的距离:
式中f为液面波动异常频率;n为异常波动次数;t为时间 (min) ;L1为连铸坯运行距离 (m) ;L为相邻的两个波峰间隔内连铸坯运动的距离 (m) 。
将拉速和频率值带入式 (4) 中, 计算出相邻的两个波峰间隔内连铸坯运动的距离L=0.267m。对比发现L值与扇形段辊间距较接近, 因此推测扇形段辊间距过大是导致连铸坯在辊子间鼓肚变形量过大, 造成结晶器液面波动较大的重要原因之一。
3.3 结晶器内钢液流场控制
结晶器内钢液的流场主要受钢液洁净度水平、耐火材料质量以及SEN插入深度、侧孔形貌等因素的影响。
如果钢流控制不稳定, 不仅结晶器自动液位控制系统无法投入使用, 严重的情况下还会导致断浇。生产过程中夹杂物堵塞水口或者塞棒头部侵蚀异常时, 都会导致正常的塞棒动作无法满足液位的需求, 从而造成液面较大的波动。生产409L, 443M等含钛不锈钢时, 水口堵塞过程中结晶器液面波动较大, 堵塞物形貌及能谱分析如图2所示, 堵塞物中主要元素为Ca和Ti, 此外含有少量的Si, Al元素, 经分析认为, 主要与VOD脱氧方式及LF炉喂钛线操作及弱搅拌工艺有关。
文献[2]认为结晶器的液面波动是由长周期波和短周期波合成产生的, 短周期波是结晶器振动引起的, 其频率为1~2Hz;长周期波是由于上回流流股对液面冲击造成的, 其频率为0.1~0.2Hz, 长周期波与钢液表面流速有关, 对连铸坯质量的影响更大。
SEN插入深度及侧孔形貌对钢液表面流速影响较大, 也是影响结晶器液面波动的重要因素。
3.4 钢种的凝固特性
如图3所示[3], 铁素体不锈钢高温力学强度明显低于奥氏体不锈钢, 其结晶器中坯壳的高温力学强度相对比较低, 在失去侧面支撑的情况下, 受钢水静压力的影响, 铁素体不锈钢连铸坯鼓肚量较大, 鼓肚被辊子反复压缩过程中加剧了结晶器液面的波动。现场生产过程中300系不锈钢自动液位波动±3mm的比例达99%, 且430系自动液位波动±3mm的比例远大于0Cr13系, 也验证了这一分析。
4 改进措施及效果
上述分析结果表明, 电气方面的影响因素主要是液面控制系统控制精度不高;振动台异常震动和连铸机辊列布置方式不合理是造成液面波动大的设备原因;钢水洁净度水平、塞棒头部耐材材质、SEN几何尺寸及插入深度是液面波动大的直接原因;而铁素体不锈钢高温力学强度低, 连铸坯鼓肚量大则加剧了液面波动。由此, 可采取以下措施:
(1) 通过更换电缆和位置传感器、改善信号屏蔽效果等措施, 有效地解决了塞棒执行机构传感器信号漂移问题;针对塞棒电动机动作僵硬、离合器啮合效果差的问题, 首先改善电机及升降缸等部件的润滑状况并更新部分离合器, 其次优化电机变频参数;为了降低液位检测系统的误差, 重点进行二次表的精确标定、射线发射和接收装置的固定、提高信号屏蔽等方面的工作。
(2) 每次检修过程中, 重点监控和调整振动台偏振, 有效地杜绝了振动台异常震荡对结晶器液面的冲击, 同时提高对弧和辊列开口度的控制精度, 减低连铸坯鼓肚异常对液面波动的影响。
(3) 针对扇形段辊间距过大造成的不利影响, 在确保安装尺寸不变的前提下, 对紧挨弯曲段的1#及2#扇形段进行改造, 将整体辊改造为两分截辊, 并使从动辊直径减小13%左右, 内、外弧辊间距分别减少16.8%和17.2%左右。改造前、后辊列参数如表3所示。
(4) 通过优化VOD脱氧工艺、强化LF炉操作以及延长镇静时间, 钢液洁净度水平显著提高;改善塞棒头部和座砖耐火材料材质, 提高了塞棒的使用寿命, 并确保塞棒头部侵蚀后具有规则形状;针对不同钢种、不同断面的连铸生产, 摸索合理的SEN插入深度和侧孔形貌, 能够进一步提高结晶器自动液位控制精度。
(5) 根据铁素体不锈钢的凝固特性, 一方面适当提高部分钢种如430的二冷比水量如表4所示, 增加坯壳厚度, 提高其抗热变形的能力;另一方面需要合理地选择保护渣, 使连铸坯在结晶器内缓冷, 有利于形成厚度均匀的坯壳, 降低由于坯壳厚度不均匀造成鼓肚变形量不一致的现象。
5 结论
通过提高自动液位控制系统精度、连铸机辊列改造、稳定结晶器流场控制以及改善连铸坯冷却状况等一系列优化措施, 目前430系和超纯铁素体结晶器自动液位控制精度可以满足生产要求, 0Cr13系自动液位控制精度也明显改善, 但还需进一步优化提高。铁素体不锈钢结晶器自动液位控制精度提高后, 连铸坯废品量显著降低, 产生的经济效益非常明显。
参考文献
[1]李建科.连铸机结晶器的液位自动控制[J].山东冶金, 2004, 26 (1) :44-46.
[2]Teshima T, Kubota J, Suzuki M, et al.Influence of casting conditions on molten steel flow in continuous casting mould at high speed casting of Slabs[J].Tetsu-to-Hagane, 1993, 79 (5) :576-584.
结晶原因 篇8
1 实验
根据所要制备的冻胶体系称取超高分子量聚丙烯(分子量5×105g/mol,等规度98%,韩国工业研究院提供)、超高分子量聚乙烯(分子量5×106g/mol,由德国Ticona公司提供)、抗氧化剂、助抗氧化剂以及石蜡油(市售),混合均匀,溶胀5～6h,充分溶解后制得均匀的UHMWPP/UHMWPE冻胶体系。然后通过冻胶纺丝、萃取、干燥、超倍热拉伸、热定型制得样品纤维。
用Modulated DSC 2910型差示扫描量热仪研究此合金纤维的非等温结晶动力学过程。先将不同配比的纤维样品快速升温至230℃,在230℃保温3min消除热历史,然后以10,20,30,40℃/min的降温速率降至20℃,氮气流量为80mL/min。
2 结果与讨论
2.1 合金纤维结晶活化能研究
Ozawa[4]发展了Avrami方程用于处理非等温结晶过程,推导出等式
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莫志深等[5,6]将Avrami方程和Ozawa方程结合起来,以处理非等温结晶过程。得到
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在某一相同的结晶度下以lgθ对lgt作图,得到截距为lgF(T),斜率为-α的直线(见图1)。一些学者[7,8]认为,非等温结晶过程的结晶活化能(ΔE/kJ·mol-1)可按下式表述
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其中:θ是降温速率;Tp是等速降温过程的峰值温度;ΔE是结晶活化能;R是气体常数。
(a)UHMWPP/0%UHMWPE;(b)UHMWPP/1%UHMWPE;(c)UHMWPP/3%UHMWPE;(d)UHMWPP/6%UHMWPE (a)UHMWPP/0%UHMWPE;(b)UHMWPP/1%UHMWPE;(c)UHMWPP/3%UHMWPE;(d)UHMWPP/6%UHMWPE
图2 即为不同UHMWPE含量的合金纤维的ln(θ/Tundefined)-1/Tp关系曲线。所求出的活化能ΔE,F(T)和a的值如表1所示。对表1的分析可知,不同相对结晶度下a的平均值始终维持在一组比较接近的值,表明莫志深法具有很好的适用性。无论合金纤维中两种聚合物的比例如何,每组中a的平均值都比较接近。表明使用Ozawa方法具有很好的合理性。由于F(T)=[K(T)/Zt]1/m表示单位结晶时间里达到一定结晶度所需要的降温速率,反映了聚合物在一定时间内达到某一结晶度的难易程度,通过表1可以看出,随着相对结晶度的提高,F(T)增大,表明聚合物结晶随着相对结晶度的提高结晶难度也越来越大。由表1中的活化能数据,合金纤维结晶时的活化能随着UHMWPE含量的增加而降低,说明UHMWPP/UHMWPE的结晶变得更加容易,再次证明UHMWPE确实起到了成核剂作用。
2.2 合金纤维的结晶行为对熔融行为的影响
图3是升温速率分别为10℃/min, 30℃/min时纤维的升温熔融DSC曲线。可以看出,加入UHMWPE后,合金纤维的熔融温度都出现了不同程度的降低。可以从晶片厚度与熔点的关系解释为何UHMWPE的加入会降低复合体系的熔点,通常聚合物的熔点随着晶片厚度的增加而增加,较大的晶片厚度表现出较高的熔融温度、分子链规整度和结晶度。
(a) θ=10℃/min; (b) θ=30℃/min (a) θ=10℃/min; (b) θ=30℃/min
Smook认为[9],晶片厚度对晶体熔融行为的影响与结晶的表面能有关,晶片厚度越小,单位体积内的晶体比完善的单晶具有更高的表面能,因此晶片厚度较小的和较不完善的晶体比较大的和较完善的晶体的熔点低些。当向UHMWPP基体中添加一定量的UHMWPE后,在基体中就存在一定数量的晶核,从而提高了UHMWPP大分子的结晶能力,但当UHMWPE添加量进一步增加,虽然结晶时晶体的数目增加,但导致晶粒尺寸变小,所以晶片的厚度也随之变小,熔点降低。
3 结论
(1)纯UHMWPP和UHMWPP/UHMWPE合金纤维的F(T)值都随相对结晶度的提高而增大,表明聚合物随着相对结晶度的提高结晶越来越困难。
(2)UHMWPP/UHMWPE合金纤维结晶时的活化能ΔE值随着UHMWPE含量的增加而降低,表明UHMWPE起到了成核剂的作用,使UHMWPP/UHMWPE合金纤维结晶更加容易,熔融温度降低。
参考文献
[1]IVAN′KOVA E,KRUMOVA M,MYASNIKOVA L,et al.Time-resolved X-ray scattering studies of creep in oriented UH-MWPE film[J].Polymer,2006,47(15):5623-5629.
[2]KRISTIANSEN M,TERVOORT T,SMITH P.Synergistic ge-lation of solutions of isotactic polypropylene and bis-(3,4-dime-thyl benzylidene)sorbitol and its use in gel-processing[J].Poly-mer,2003,44(19):5885-5891.
[3]KRISTIANSEN M,TERVOORT T,SMITH P,et al.Mechani-cal properties of sorbitol-clarified isotactic polypropylene:Influ-ence of additive concentration on polymer structure and yield be-haviour[J].Macromolecules,2005,38:10461-10465.
[4]OZAWA T.Kinetics of non-isothermal crystallization[J].Poly-mer,1971,12(3):150-158.
[5]刘结平,莫志深,綦玉臣,等.聚氧化乙烯(PEO)/聚双酚A羟基醚(PBHE)共混体系的非等温结晶动力学[J].高分子学报,1993,1:1-6.
[6]LIU T,MO Z,WANG S,et al.Nonisothermal melt and coldcrystallization kinetics of poly(aryl ether ether ketone ketone)[J].Polymer Engneering and Science,1997,37(3):568-575.
[7]KISSINGER H.Variation of peak temperature with heating ratein differential thermal analysis[J].Journal of Research of theNational Bureau of Standards,1956,57(4):217-221.
[8]杨柳.β型成核剂对PP结晶行为的影响[J].合成树脂及塑料,2007,24(2):5-9.
溶液结晶技术概述 篇9
关键词：溶液结晶,过饱和度
1 溶液结晶的种类
1.1 冷冻结晶
冷冻结晶是指利用物质间凝固点的差异, 即不同的温度梯度有不同的结晶顺序, 将待分离的体系进行降温冷却, 达到结晶的目的。冷冻结晶相当比较简单, 所以工业应用的历史较长, 分离对二氯苯采用冷冻结晶法的工业化装置在很早就已经投产。
1.2 盐析结晶
盐析结晶是指在结晶体系中, 添加某种水合作用比原溶液较强的特定电解质盐析剂, 使溶液中自由水分子数减小, 因此增加了溶液中欲结晶物质的有效浓度, 使原溶液中欲结晶物质以结晶析出。
1.3 溶析结晶
溶析结晶是指通过向已知盐溶液中加入能降低溶质在原溶剂中溶解度的添加剂 (媒晶剂) , 从而加速溶质的析出, 达到液固分离的目的。在次过程中, 溶析结晶过程受添加剂或沉淀剂的种类影响较大。王静康、高毅颖等根据不同类型媒晶剂对硫酸铵晶体形态学指标的影响, 获得了动态测定结晶动力学方法, 依据这套动力学方法提出了一套简单可行、准确性好的媒晶剂评选新方案。
1.4 高压结晶
高压结晶是一种新型分离精制技术, 它是指通过在增加压力下, 体系中液相和固相的变化规律不相同, 从而实现分离提纯的目的。高压结晶技术在应用到从低浓度体系中分离获得高纯度产品时, 不受其他操作条件的限制, 并且目标组分的回收率可以提高。
2 溶液结晶的推动力
溶液结晶的推动力是过冷或者过饱和。过饱和溶液是指溶液的实际浓度超过理论平衡浓度亦溶解度。溶液浓度超过的实际部分即为过饱和度。
S-稳定区;M I和M 2-第一和第二介稳区;L-不稳定区;1-溶解度曲线;2、3-第一、第二介稳定界限的曲线
由德国物理化学家Wilhelm Ostwald, 在1897年第一个观察到过饱和现象。他将一个十分清洁的溶液在空气中也不含任何微尘的环境中, 且不受任何外界扰动, 慢慢冷却得到过饱和溶液。然后他观察到澄清的过饱和溶液当超过某个限度后, 就会开始析出晶体。
他提出:介稳态状态 (Labile Region) 是一部分排除外来晶核的过饱和溶液, 在一定条件下和一段不确定的时间内保持澄清;另外一部分过饱和溶液, 即使排除外来晶核因素, 经过一段时间仍会结晶, 这种状态称为不稳态 (Metastable) 。
3 结晶成核
结晶过程是由几个阶段组成的。它们分别是过饱和体或过冷溶液的形成、晶核的形成出现、晶体的生长和再结晶。但是各个阶段在出现的时间次序不尽相同 (如图1) 。
首先, 稳定态及其相应的区域, 其浓度不高于溶解度 (S区) 。其次, 介稳态 (1和3曲线之间) 又可分为亚稳过饱和区和不稳过饱和区。其中亚稳过饱和区介于平衡浓度与低于它就基本上不可能发生均相成核的浓度之间 (M1区) ;与不稳过饱和区相对应的浓度则是要经过某一时间间隔才有可能发生自发成核的浓度 (M1区) 。介稳区宽度是极限浓度 (即自发成核开始的浓度) 与平衡浓度 (即溶解度) 之差。然后, 由母相生成新相也并不是马上发生的, 存在一相变过程, 该过程阶段是潜伏转变的, 称为诱导期。最后, 不稳定态是指溶液在这种状态下结晶马上就会开始 (L区) 。
4 影响结晶的因素
4.1 晶种
在生产实践证明, 在亚稳过饱和区 (M1区) 内结晶可获得大颗粒产物。添加晶种的目的是有效地避免一次成核, 同时也能有效地抑制二次成核。1925年Griffith就提出“添加晶种控制结晶”的方法, 认为加入适量的晶种同时维持体系适度的过饱和度, 以抑制晶核产生, 让溶质只在晶种表面生长。
4.2 温度
由无机化学知识可知, 饱和度是物质的特性, 随温度变化而变化。温度不同, 则溶液的饱和度不同。温度通过影响溶质的溶解度, 进而影响饱和度。对于大多数溶质来说, 是伴随着温度的升高溶解度增加 (如氢氧化钠) ;也有少部分的溶解度受温度影响较小 (如食盐) ;也有少部分会随温度升高溶解度反而降低 (如氢氧化钙) 。
4.3 杂质
杂质对结晶过程的影响程度, 取决于杂质的性质和结晶物质的性质。宫海燕, 李彩虹等人“溶液结晶过程影响”做了相关研究。其研究表明, 为了控制颗粒形貌、粒径和粒度分布, 采用结晶法制备晶体物质时, 可采取向原溶液加入特定的杂质的方法来调节晶体成核和生长速率, 进而防止颗粒团聚。
4.4 搅拌
对于高粘度溶液的结晶, 搅拌可以促进晶核成长, 然而对与低粘度溶液, 搅拌的作用不大。在高粘度溶液中, 搅拌的作用通过影响结晶器内的流场存在, 从而影响结晶的传质过程, 所以要得到大颗粒的晶体适当的搅拌是必要的。然而搅拌速度过大时, 由于桨叶和晶体的碰撞, 导致晶体破碎, 进而产生二次成核, 最终是晶体表小。所以尤其是对于一些针形的晶体, 搅拌速度影响更为明显。
5 结语
由于社会的不断进步, 计算技术也随之不断发展, 从而促进了计算机在结晶领域的应用。利用计算机模拟生产可以对结晶生长参数的求取、检验测试参数的可靠性、最优化理论在结晶成核和结晶过程, 进而大大降低劳动生产成本, 缩短研究周期等。计算机模拟在结晶领域的这些相关应用也已经成为近年的研究热点之一。
参考文献
[1]大连理工大学无机化学教研室.无机化学[M].北京:高等教育出版社, 2001.
淀粉颗粒的结晶结构 篇10
关键词：淀粉颗粒,结晶区,结构模型
淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式, 它是以颗粒的形式存在的。淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉两种高分子有秩序径向排列而成。它是一种天然的多晶体系, 在淀粉的颗粒结构中包含着结晶区和非结晶区两大组成部分, 结晶区构成了淀粉颗粒的紧密层, 非结晶区构成了淀粉颗粒的稀疏层, 紧密层与稀疏层交替排列。结晶区是由支链淀粉链定向形成的, 直练淀粉构成了非结晶区。
1 淀粉颗粒的结晶结构
淀粉颗粒具有结晶性结构, 呈现一定的X光衍射图样, 淀粉颗粒的结晶结构随不同来源的植物品种而不同。一般淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉两种成分组成, 存在着结晶区和无定形区。淀粉的结晶区域是由支链淀粉的双螺旋结构通过相互靠近和排列形成的, 随着直链淀粉含量的增加, 颗粒的结晶度却下降了, 这说明淀粉中的结晶部分更多的是由支链淀粉形成的。有实验证明在淀粉颗粒内部, 直链淀粉多数没有卷入所形成的有序结构中, 一般认为直链淀粉在天然淀粉颗粒中以无规线团形式存在, 形成了部分无定形区域[5]。淀粉颗粒中结晶区约为颗粒体积的25%~50%, 其余为无定形区。结晶区和无定形区并无明确的界线, 变化是渐进的。
关于在淀粉颗粒中水分是否参与淀粉的结晶一直存在着两种不同的观点:一种观点认为淀粉在逐步加热干燥脱水的过程中, 淀粉颗粒由结晶结构转化为无定形结构的原因是颗粒中含有的水分子参与了结晶, 由于干燥使水分子脱去, 淀粉的结晶结构被破坏而最后过渡为无定形结构。有实验证明, 原玉米淀粉颗粒内存在两种组成及性质不同的结晶结构, 一种是淀粉分子链间通过氢键形成的链链结晶结构, 另外一种是淀粉分子链和水分子间通过氢键形成的链水结晶结构。它们在X射线衍射曲线上对应着不同的衍射峰。当淀粉颗粒含水量在平衡水分以下时, 随着含水量的改变, 链链衍射晶峰的强度和面积基本保持不变, 而链水衍射晶峰的强度和面积则随着含水量的增减而增减。另外, 当淀粉颗粒分散在常温水分散系中时含水量在平衡水分以上时, 尽管只发生了轻度的可逆溶胀, 但淀粉颗粒原有的结晶结构已受到很大程度的破坏, 而且, 这种破坏作用对链链结晶结构和链水结晶结构的影响基本上是一致的。
2 淀粉颗粒的结构模型
2.1 淀粉颗粒内部的生长环结构模型
淀粉颗粒结构的生长环模型是1980年Kainuma根据双螺旋结构的排列理论并结合生长周期提出的。应用电子显微镜和原子力显微镜, 可以观测到淀粉颗粒有着明显的生长环结构, 颗粒是由结晶壳层和无定型壳层交替构成的。淀粉颗粒的内部层状结构, 是一种由半晶体和大多数无定型材料组成的交替排列的同心球壳。在密实的结晶环层之间有无定型区域, 相对较容易受到酸和酶的侵蚀。
2.2 支链淀粉和直链淀粉结合的双螺旋结构模型
直链淀粉一般主要形成无定型区域, 但是在淀粉颗粒中, 并不是所有的直链淀粉都处于无定型区域, 直链淀粉也参与到了微晶的形成中。直链淀粉的双螺旋结构长度要比由支链淀粉形成的双螺旋结构长度长很多, 不管直链淀粉和支链淀粉如何结合, 它们都形成了无定型片层和结晶片层的交替排列状态。结晶区是由连续的超分子螺旋结构的支链淀粉组成, 螺旋结构中有许多空隙, 可以容纳直链淀粉分子。
2.3 淀粉颗粒的片层结构
淀粉颗粒是以脐点为中心由球晶按一定规则排列成放射状而构成。支链淀粉是一种树形结构, 将其分为紧密排列的区域 (微晶区域) 和非域是由链长度为15个葡萄糖单元的淀粉链的紧密排列而形成的。将支链淀粉的结构按生长方向和次序分成了交替排列的无定型片层和结晶片层。紧密排列在一起的短的支链相互靠近形成微晶“簇”, 簇和簇相互靠近形成了微晶片层, 无定型区域主要是由支化点组成。
3 淀粉颗粒的微晶结构
在天然淀粉的微晶区域中, 直链和支链淀粉共同形成了微晶结构。微晶淀粉是指具有较高结晶度的淀粉微晶束、片晶或其它晶形的聚集体。通常所涉及到的如抗温和酸解淀粉、回生的抗酶解淀粉、淀粉球晶和球粒、葡聚糖微晶、抗酶解糊精等都属于微晶淀粉的范畴。
4 淀粉颗粒的亚微晶结构
在预糊化淀粉中存在一种非微晶也非晶的亚微晶结构。这种亚微晶结构在广角X射线衍射曲线中表现出明显的非晶衍射弥散特征。但亚微晶的弥散衍射与非晶的弥散衍射存在本质上的差别, 非晶形成弥散衍射峰是因为非晶只存在短程有序、长程无序而造成的, 亚微晶则因为晶体晶粒线度小或结晶不完全, 在目前X射线衍射分析仪所应用的波长范围内, 很难分开二级或二级以上的干涉, 导致衍射峰的宽化而使弱线难于分辨、强线呈现典型非晶弥散衍射特征, 而不会表现出微晶的尖峰衍射特征。
