降低钢中氢、氧、氮气体含量的措施
一般洁净钢是指钢中的五大杂质元素(S、P、H、O、N)含量较低,并对钢中的非金属夹杂物(氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种。其中降低钢中[H]、[O]、[N]含量一般措施有:
1、[H]含量
1)真空脱气
降低PH2可以减小氢在钢中的溶解度,因此可以采取真空脱气的方式降低钢中[H]含量。
2)减少材料的水分
钢水中的氢80%来源于原材料、耐火材料和大气中的水分。应当重视钢包、中间包、铁合金、辅助材料特别是石灰等的烘烤。
此外,应当减少钢水同大气的直接接触:真空处理后的钢水应避免再度送电升温,并控制好氩气压力防止钢液裸露;同时浇注时做好保护工作。
2、[N]含量
与降低钢中[N]含量的方法相近。降低钢中[N]含量的控制中除对钢水真空处理和减少钢水同大气的接触外,重点对合金含量进行了控制。
操作中将降低钢中氮含量的元素(Si、Ni)提高到规格的上限,而将提高钢中氮含量的元素(Mn、Cr、Mo、V、Nb)尽量控制在一定的范围内以减少它的负面影响。
3、[O]含量
1)对钢液进行炉外精炼 精炼过程可以去除钢液中80%左右的夹杂物。
2)提高电炉终点C含量控制精度
在电炉吹氧时尽量提高终点控制精度,减少过吹。
3)防止下渣
采用出钢前流渣、偏心底出钢和炉内预留充足钢水的技术,防止下渣。
4)脱氧剂控制
a、合理的加入顺序。加入脱氧剂的顺序为:出钢前钢包内加小块度适量的Fe-Mn,出完钢后加入Fe-Si,到精炼工位炉外精炼时用喂丝机喂Al。
b、合适的Mn/Si比。Mn/Si>2.5时,生成典型的MnO-SiO2且容易上浮。
c、合适的Al含量区间。当[Al]=00.01-0.02%时,对应的T[O]最低。
d、终脱氧。为强化脱氧,精炼完毕用Si-Ca进行终脱氧。
5)控制好炉渣
控制好炉渣的成分、温度、渣量,以提高夹杂物溶解于渣相的能力。
6)合适的搅拌强度
采用合适的搅拌强调,可以去除夹杂物,同时不至于把钢渣卷入钢水中。此外,可在精炼完毕吊包前采用软吹氩气处理。
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LF精炼过程钢中硫、磷、氮、氧含量控制
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LF精炼过程钢中硫、磷、氮、氧含量控制
作者:钱丹丹 陈志月 闫若璞
来源:《中国科技博览》2016年第07期
[摘 要]将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫“二次炼钢”。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行,可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。
[关键词]LF精炼 脱硫 脱磷 氮、氧含量 s非金属夹杂物
中图分类号:U231.92 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0277-01
1.引言:
钢材的质量及性能是根据需要而确定的,不同的需要,要有不同的元素含量。硫;是钢中的有害杂物,含硫较高的钢在高温进行压力加工时,容易脆裂,通常叫做热脆性。磷;能使钢的可塑性及韧性明显下降,特别的在低温下更为严重,这种现象叫做冷脆性。通常情况下,氮被视为钢中的有害元素,而氧元素主要以氧化物系非金属夹杂物的形式存在于钢中。减少LF炉精炼工艺过程钢液增氧、去除钢中氢含量是生产优质钢的关键环节。此外,控制钢中夹杂物是提高钢材使用性能的有效途径。
2.转炉LF精炼脱硫与脱磷
2.1脱硫
2.1.1脱硫方法
硫是钢中的长存元素之一,它会使大多数钢种的加工性能和使用性能变坏,因此除了少数易切削钢种外,它是需要在冶炼中脱除的有害元素。硫在钢中以[FeS]形式存在,常以[S]表示。钢中含锰高时,还会有一定的[MnS]存在。目前炼钢生产中能有效脱除钢中硫的方法有碱性氧化渣脱硫、碱性还原渣脱硫和钢中元素脱硫三种。
炼钢脱碳反应
炼钢脱碳反应
炼钢脱碳反应是钢铁冶炼过程中的关键步骤之一。在钢铁生产过程中,脱碳是指将钢中的碳元素含量降低到一定标准以下的过程,以提高钢的质量和性能。下面将详细介绍炼钢脱碳反应的原理和方法。
一、脱碳原理
脱碳是通过在高温下与钢中的碳元素进行氧化反应,使碳元素转化为气体并从钢中挥发出去。当钢中的碳含量较高时,通过脱碳反应可以有效降低碳含量,提高钢的质量。
二、脱碳方法
1. 氧气脱碳法:这是目前应用最广泛的脱碳方法之一。在钢液中通入高纯度的氧气,通过氧气与钢中的碳反应生成二氧化碳,实现脱碳的目的。这种方法操作简单、效率高,适用于大部分钢种。
2. 氮气脱碳法:在钢液中通入氮气,通过氮气与钢中的碳反应生成氮化碳,从而实现脱碳的目的。这种方法适用于特殊钢种,可以避免钢中其他元素的丢失。
3. 碳酸氢铵脱碳法:将碳酸氢铵粉末撒入钢液中,通过碳酸氢铵与钢中的碳反应生成氨气和水,从而实现脱碳的目的。这种方法操作简单,适用于小型冶炼设备。
4. 碳氧化物脱碳法:将碳氧化物粉末撒入钢液中,通过碳氧化物与钢中的碳反应生成二氧化碳,从而实现脱碳的目的。这种方法操作简单,但适用范围较窄。
三、脱碳反应的影响因素
1. 温度:脱碳反应通常在高温下进行,温度的升高可以加快反应速率,提高脱碳效果。
2. 反应时间:反应时间的延长可以增加脱碳反应的充分程度,提高脱碳效果。
3. 气氛:脱碳反应需要在氧化性或还原性气氛中进行,不同的钢种需要选择适合的气氛。
4. 搅拌方式:搅拌可以使钢液更加均匀,有利于脱碳反应的进行。
四、脱碳反应的应用
脱碳反应广泛应用于钢铁冶炼过程中。通过控制脱碳反应的条件和方法,可以使钢的碳含量达到要求,从而提高钢的质量和性能。脱碳反应还可以调整钢的成分,使其达到特定的用途要求。
炼钢脱碳反应是钢铁冶炼过程中至关重要的步骤。通过选择合适的脱碳方法和条件,可以有效降低钢中的碳含量,提高钢的质量和性能。在钢铁生产中,脱碳反应是不可或缺的环节,对于保证钢的质量和性能具有重要意义。随着冶金技术的不断发展,脱碳反应的方法和技术也在不断创新和改进,以满足不同钢种的需求。
提高VD炉去除气体的效果
20o5年8月 第13卷第4期 河南冶金 HENAN METALLURGY Aug. 2005 Vo1.13 No.4
提高VD炉去除气体的效果
李殉戴超军 (安阳钢铁股份有限公司) 摘要介绍了如何提高VD炉对钢水进行去除气体的炼钢工艺,通过这种技术处理可以提高钢的产品质量.对增加 经济效益起着重要作用。 关键词危害来源去除 IMPROVE EFFECT 0lF RKIECTING GAs VI)FURNACE Li Xun Dai Chaojun (Anyang Iron&Steel Co.,Ltd) ABS3"RAC'I"This article introduces a process test of rejecting gas in stel liq ̄d in VD ̄rl'lace.It can improve iron’s output q ̄ity,and it is important to increase economics benefit. KEY WORDS harm I ̄SOLllX3e rejection 0前言 VD炉的功能是脱氧、脱硫、去除气体和夹杂,调 整钢水温度和成分,调节生产。其中去除气体是VD 精炼中重要的工艺环节。如何提高精炼过程中气体 的去除一直是炼钢生产的一个课题。马钢第二钢轧 厂的VD炉,通过吹人惰性气体(Ar气),抽真空、喂 线生成氮化物、氧化物、氢化物等手段来去除。从提 高钢水质量来看,钢中气体的去除已经成为精炼过 程中不可缺少的一个环节。 1钢中气体的危害 氢气、氮气是钢中的有害气体,它们是炼钢生产 的大敌。除个别情况外,在大多数情况下对钢性能 有害,故在炼钢生产中应采取各种方法将它们降到 最低限度。 氢气溶解于钢中析出可造成缩孑L、白点、发裂、 冒钢、气孔等缺陷;溶解与钢中而未及析出的氢气会 降低钢的强度极限、断面收缩率、延伸率和冲击韧 性。 钢中的氮气可使钢材产生时效脆性,使钢的冲 击韧性降低,且与磷一样能引起刚的冷脆;此外氮还 与钢中钛、硼、钒、铝等元素形成氮化物夹杂使钢的 性能降低。但是氮与钢中镍一样,有保持面心立方 晶体的作用,常用氮部分代替贵重的镍以冶炼奥氏 体不锈钢。 2钢中气体的来源 氢气通过废钢及表面的铁锈、铁合金中的氢气、 增碳剂、脱氧剂、造渣材料、耐火材料及大气中的水 份,水冷件漏水或炉渣作用而进入钢中。 氮气通过占空气体积78%的氮气,在电弧的作 用下而进入钢中,此外铁合金、废钢铁和渣料的氮也 会随炉料而带人钢中。 3气体的溶解 3.1气体溶解的热力学 氢气和氮气在钢中的溶解度服从西华特定律。 即: 1 音H2=[H]a[H]fH=K √P 1 告N =[N]a[N]fN:K √ 式中:K 、K ——氮和氢向钢水中溶解的平衡常数; PN、H——与铁水平衡的氢、氮分压力。,P 不同温度下的铁中氮和氢的溶解度见表1。 水汽与钢水接触向钢水中增氢: H20=2[H]+[0] =202222—150.013T 钢水与湿空气接触时,其吸氢反应为: 1 H20=2[H]+去02 =319453—147.124T 钢水和炉渣吸氮: 3(CaO)+N2+3[ J:(Ca3N2)+3(Fe0) (CaO)+N2+3[C]=Ca(ON)2+CO (CaC2)+N2:Ca(CN)2 电石渣中氮气量波动与0.1%~0.3%之间,当
20CrMnTi冶炼过程中气体含量的控制
2010年第1期 天肆磁分
2OCrMnTi冶炼过程中气体含量的控制
王树华李俊国 曾亚南李守章(河北理工大学冶金与能源学院,唐山063009)
[摘要]以某厂“转炉一LF精炼一小方坯连铸”工艺生产20CrMnTi钢为基础,对冶炼过程中氧、氮含量变化规律进行了
研究。结果表明:LF精炼过程具有良好的脱气效果,钢液T[0]含量降低了33%,IN]含量变化较小;钢液转移至中间包过程中存
在较严重的钢液二次氧化和中间包内衬氧化物的熔蚀,T【0】和[N】含量分别增加了54.2%和20.5%;浇注过程中钢液吸气严重, 使钢中【N】含量增加了51.6%,由于在浇注过程中去除了部分氧化物夹杂,T【O】含量降低了15.5%。由此可见,为了提高该厂
20CrMnTi铸坯质量,现有生产工艺需要进一步防止钢液二次氧化。
关键词 氧氮含量精炼 浇注二次氧化洁净度控制
1前言
提高钢水和铸坯的洁净度是满足品种开发和提
高产品质量、增强产品市场竞争力的基础,国内外先
进钢铁企业对此都尤为重视。许多钢铁企业为此开展
了大量有针对性工作,对本厂各种工艺流程下的钢水
洁净度水平进行了调查和对策研究,以此来优化生产
工艺、提高产品质量、确定企业产品的发展战略。从首
次提出洁净钢生产至今,已有近3O年的时间,期间所
有纯净钢生产都围绕着一个中心问题进行,即尽量减
少铸坯中夹杂物、改善铸坯质量。目前,尽管洁净钢没
有明确而统一的定义,但人们对洁净钢的认识已经达
到了很高的程度。洁净钢的要求主要包括两个方面的
内容:一是钢中主要杂质元素(c…P S N、H、O)含量较
低;二是钢中非金属夹杂物含量低、粒径小而且形态
适宜。而钢中夹杂物主要以氧化物、硫化物和氮化物
居多,因此,钢水脱氧、脱气效果是生产洁净钢的关键
问题[ 。
目前,国内一些钢铁企业生产的品种钢洁净度水
平尽管已经有了显著提高,但与国外先进水平相比仍
存在较明显的差距圈。本文针对某厂20CrMnTi钢种,
钢中氮,氢,氧元素含量测定方法及其应用
钢中氮,氢,氧元素含量测定方法及其应用
第26卷增刊 Vo1.26sI|pp1∞m
金属制品 St耐WhePl'oducts
20O0年9月
Selxemb~r揪
钢中氮,氢,氧元舫法及
江苏沙钢集港215625(江苏沙钢集团公司钢研所张家港)V
摘要钢中氮,氢,氧元素含量过高会对钢的力学性能产生不良影响.为提高钢的纯
净度.炼好优质钢,抄
钢配备了TC一136氧氮仪和RH一402童萋分析仪.介绍测定氮,氢,氧元紊含量
的方法,并通过分析,采取相应的
霎:蓬二鐾制为关毽词炼钢元素含量测定控制,一j£I旱\:. MedalforDeterminingtheContentofN,HandOinSteel
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厚板生产中对氢含量的控制
第8卷第3期 宽厚板 ・33・
・国外冶金技术・
厚板生产中对氢含量的控制
赵红康 (舞阳钢铁有限责任公司炼钢厂) 王怀宇 (舞阳钢铁有限责任公司科技部)
Hydrogen Control during Heavy Plate Production
Zhao Hongkang (Steel--making Plant of Wuyang Iron and Steel Co.Ltd) Wang Huaiyu (Science and Technology Department of Wuyang Iron and Steel Co.Ltd)
当钢中一定数量的氢达到一个临界值时就会 产生各种类型的裂纹,这种现象是由于过多的内 部氢压力以及与裂纹形成有关的材料缺陷例如非 金属夹杂物造成的。因此可以通过避免过量的氢 或者提高裂纹临界值来防止裂纹形成。在特定的 应用中,钢中氢含量可能由于腐蚀反应例如在潮 湿的H:S环境中,在金属表面产生原子氢的吸收 和扩散使钢中氢含量增加。这种现象能够产生氢 诱导裂纹HIC。其破坏机理以及防止氢诱导裂纹 的主要方法详述如下: 1前言 钢中氢是有害的,其破坏机理是铁中氢的溶 解行为,液态铁中氢的溶解度比在固态铁中高(见 图1),由于液态向固态的相变过程中例如凝固过 程,溶解度急剧下降和固相中随着温度下降溶解 度下降。铁基内夹带的氢能够扩散,造成在基体缺 陷处氢压力升高,因此如果氢含量太高内部裂纹 和白点可能出现在裂纹敏感钢的大断面连铸坯 上。 总的来说,在固态铁中随着温度的升高氢有 更高的扩散系数。间隙元素例如氧、氮、碳、硼和氢 的扩散系数大约是置换元素的扩散系数的好几 倍。由于更大的内部原子空间,以体心立方铁(a— Fe,8一Fe)间隙扩散系数比面心立方铁(7一Fe) 间隙扩散系数大得多。由于这种可溶性行为,通过 扩散,氢试图从固态钢中逸出,而扩散系数和扩散 速度都与温度有很大的关系。
钢夹杂物危害及应对措施
钢夹杂物危害及应对措施
一、前言
钢铁业是几乎所有重工业的基础与支柱,在国民经济中的重要性不言而喻。钢铁材料是人类社会最主要使用的结构材料,也是产量最大应用最广泛的功能材料,在经济发展中发挥着举足轻重的作用。钢铁材料是人类社会的基础材料,是社会文明的标志。从纪元年代前后,世界主要文明地区陆续进入铁器时代以后,钢铁材料在人类生产、生活、战争中起到了举足轻重的作用。一直到今天,钢铁材料的这种作用不但没有减弱,而是在不断增强。房屋建筑、交通运输、能源生产、机器制造等都是立足于钢铁材料的应用基础之上;钢铁材料是诸多工业领域中的必选材料,既是许多领域不可替代的结构材料,也是产量最大覆盖而极广的功能材料。钢铁工业长期以来是世界各国国民经济的基础产业,在国民经济中具有重要的地位,钢铁工业发展水平如何历来是一个国家综合国力的重要指标。
洁净钢是一个相对概念,一般认为:洁净钢指钢中五大杂质元素(S 、 P 、H 、N 、O) 含量较低,且对夹杂物(主要指氧化物和硫化物) 进行严格控制的钢种,
主要包括: 钢中总氧含量低, 夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀,脆性夹杂物少及其合适的夹杂物形态。钢的纯净化技术是生产高性能、高质量产品的基础,代表钢铁冶金企业的技术装备水平。20 世纪80 年代以来,钢的洁净度不断提高。日本2000年批量生产的洁净钢中,有害元素(P、S、N、O、H) 总量可达0.005 %,中国宝钢可达0.008 %, 国内外钢厂生产洁净钢水平见表1
表1 国内外一些钢厂生产的洁净钢水平 单位: ×10 - 6
随着现代科技的进步和现代工业的发展对钢的质量要求越来越高,钢中夹杂物(主要是氧化物夹杂)严重影响钢材质量,随着洁净钢和纯净钢概念的提出,更是对钢中夹杂物的控制提出苛刻的要求。钢中夹杂物能降低钢的塑性,韧性和疲劳寿命,使钢的加工性能变坏,对钢材表面光洁度和焊接性能有直接影响。
钢铁冶金概论考试重点汇聚
钢铁冶金概论考试重点
——By 材控1004班
(一) 绪论
(1) 生铁概念:是含碳量大于1.7%的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%-4%,并含C、Si、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
(2) 钢的概念:指含碳量0.2-2%的铁碳合金。根据成分不同,又可分为碳素钢和合金钢,根据性能和用途不同,又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢, 高强高韧是钢的重要特征
(3) 钢铁生产的两个典型流程:a.长流程(高炉炼铁): 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机.b短流程: 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机 .
(4) 钢与生铁的区别:
(5) 钢铁生产的典型工艺(长流程):
(二) 高炉炼铁工艺流程与主要设备
(1) 高炉炼铁:高炉炼铁:在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。
(2) 矿石的品位:矿石中有用成分的质量百分含量。
(3) 脉石:矿石中没有用的成分称为脉石,一般在冶炼过程中需要去除。
(4) 烧结的定义:将各种粉状铁,配入适宜的燃料和熔剂,均匀混合,然后放在烧结机上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下,部分混合料颗粒表面发生软化熔融,产生一定数量的液相,并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后,液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫烧结,所得到的块矿叫烧结矿
(5) 抽风烧结原理:布在烧结机台车上的混合料经点火和抽风,气流自上而下通过料层,料层中燃料燃烧产生高温,引起一系列的物理化学反应,物料局部软熔生成一定的液相。随后,由于温度降低,液相冷凝结块,形成气孔率高,矿物组成与天然矿不同的烧结矿,这就是整个烧结过程。
(6) (冶金)焦炭的作用:燃烧产生热量;燃烧后产生CO作为还原剂;支撑料柱,使料层透气。 (7) 有效容积:对钟式炉顶高炉指从铁口水平中心线至大钟下降位置下沿所包括的容积;对于无钟炉顶高炉指从铁口水平中心线至炉喉上沿(一般把该标高设为料线零位)之间的容积。
转炉炼钢工复习题库
题目选项A
对于FeO来说,其表面活性物质为_。P2O5
转炉炼钢C-O反应包括_。熔池内[C]和[O]向反应区扩散
影响转炉炼钢脱碳反应的三个时期的速度的因素是_。熔池温度
钢水的磷主要来源于生产原料中的_。铁水
以下哪些元素含量的增加能加剧钢的冷脆。C
磷能提高钢的_。强度
以下哪些是稳定化合物_。3FeO●P2O5
去磷的基本条件是_。高ω(FeO)
硫在钢中以_形式存在。CaS
炼钢生产中,能有效脱除钢中硫的方法是_。碱性氧化渣脱硫
铬的氧化物主要有_。CrO
炉渣密度与_有关。组成成分
磷会影响钢的哪些性能_。塑性
炼钢反应主要是元素的氧化反应,影响元素氧化顺序的主要温度
脱氧剂有哪些要求_。较强的氧亲和力
氢会引起钢材的哪些缺陷_。发裂
炼钢反应中,影响元素氧化顺序的主要因素有_。元素的相对原子质量
氧气顶吹转炉的脱碳速度主要取决于_。供氧强度
硫在钢中是以_形态存在。FeS
硫在炉渣中是以_形态存在。FeS
在熔池反应区存在_的有利条件,有利于石灰迅速熔化。高(FeO)
泡沫渣具有_,有利于磷、硫等杂质的去除。较大粘度
影响石灰熔化速度的因素有_。炉渣组成
三元相图的三个顶角分别代表_。浓度
影响炉渣粘度的主要因素是_。炉渣成分
钢的品种按化学成份分类可分为_几类。镇静钢
以下属于氧气顶吹转炉炼钢热量支出的是_。炉渣物理热
一般转炉炉渣主要由_四种成分组成。MgO
转炉吹损包括_。机械吹损
影响钢液黏度的因素主要有_。氧化性
出钢过程下渣过多会产生_。回硫
钢材常规力学性能检验项目有_。屈服强度
炉渣的化学性质有_。碱度
炉渣的物理性质有_。碱度
下列为“回P”因素的是_。炉温过高
化学元素对焊条钢焊条加工及焊缝性能的影响是_。含量碳量增加
下列说法正确的是_。磷会降低钢的塑性
转炉内搅动熔池的力量有_。流股对熔池液面的冲击与排挤
影响炉渣MgO饱和溶解度的主要因素是炉渣的_。TFe
气体的溶解度与_有关。温度
转炉冶炼脱硫的基本条件 。炉渣成分
下列关于熔渣作用说法中正确的是 。去除有害元素
控制钢中氢含量的工艺措施
总第221期2014年第5期河北冶全
HEBEIMETALLURGYTotalNo.22l2014.Number5
控制钢中氢含量的工艺措施
郝彦英1’2,成国光1,王强1’2(1.北京科技大学冶金与生态学院,北京100083;2.河北钢铁集团石钢公司技术中心,河北石家庄0500311摘要:氢是钢中的有害元素,过高的氢含量可引起钢的氢裂、白点缺陷。分析了季节、钢液温度、真空度、保真空时间、钢包顶渣对钢中氢含量的影响,提出了控制钢中氢的技术措施。实施后,钢中氢含量下降了8.14%。关键词:钢液;氢含量;控制;措施中图分类号:TF703.5文献标识码:A文章编号:1006—5008(2014)05一0013—03
doi:10.13630/j.cnki.13—1172.2014.0504
PROCESSMEASURESTO
CONTROLHYDROGENCONT哪INSTEEL
HaoYanying1一,ChengGuoguang1,WangQiang1一
(1.MetallurgyandEcologicalEngineeringInstitute,BeijinguniVersityofscienceandTechnology,Beijing,
100083;2.Techniquecenter,shijiazhuangIronandsteelCompany,HebeiIronandsteelGmup,shiji-
azhu柚g,Hebei,05003I)Ab8劬吼:Hydmgenisaha珊fulelementinsteel,toomuchhydrogeninsteclcancausecracksandwhitespotdefects.Itisanalyzedmeinnuenceonhydmgencontentinsteelofseasons,moltensteeltemperature,Vacu—umdegfee,Vacuum—keepingtimeandtopsIaginladIe,thetechnic“measurestocontmlhydmgencontentpmposed.Witll山osemeasurestllehydrogencontcntreducedby8.14%.
