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爐前鐵水分析儀在鑄鐵中的應(yīng)用
閱讀：1950 發(fā)布時(shí)間：2013-3-29
BQ-3S爐前鐵分析儀在鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用鍛造,鑄造,
一般在鑄造的生產(chǎn)過(guò)程中，鐵水分析儀在爐前快速準(zhǔn)確地測(cè)出鐵水的化學(xué)成分（球化率）、機(jī)械性能，在控制決定鑄件質(zhì)量中起著關(guān)鍵性的作用。隨著鑄造生產(chǎn)的不斷發(fā)展機(jī)械化和自動(dòng)化程度日益提高，爐前快速測(cè)定鑄鐵鐵水的主要化學(xué)成分（碳當(dāng)量，硅量，碳量）對(duì)保證鑄件質(zhì)量有著重要的意義。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛用于鑄鐵生產(chǎn)的在線(xiàn)測(cè)量，是一種成熟可靠的測(cè)定方法。由于鑄造企業(yè)的示范效應(yīng)大力推廣，近十年時(shí)間內(nèi)使熱分析技術(shù)應(yīng)用迅速普及。目前熱分析技術(shù)發(fā)展形勢(shì)很快，但是相對(duì)我國(guó)鑄造業(yè)在熱分析技術(shù)的應(yīng)用水平上與外資企業(yè)相比還存在不小的差距，理論認(rèn)識(shí)和使用過(guò)程中還存在問(wèn)題，主要有以下方面加以改進(jìn)：
1、認(rèn)識(shí)熱分析技術(shù)的特點(diǎn)，使其在實(shí)際生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用
從事鑄造技術(shù)的人員都知道金屬材料研究與生產(chǎn)的基礎(chǔ)工具——鐵碳平衡相圖，鐵碳相圖的用途究竟是什么？在很多資料中說(shuō)明鐵碳平衡相圖在熱處理中是十分重要的知識(shí)，是制定鋼鐵材料加熱工藝的依據(jù)，而且指出：尤其是熱處理工必須熟練掌握鐵碳平衡相圖。但是在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中，例如：淬火、回火過(guò)程中，鐵碳相圖的直接應(yīng)用是十分有限的，直接實(shí)用的是各種鋼材的CCT、TTT、以及各種鋼材的淬透性參數(shù)（曲線(xiàn)）、臨界加熱參數(shù)、臨界冷卻速度參數(shù)曲線(xiàn)，回火硬度曲線(xiàn)等。有人把鑄造熱分析中的冷卻曲線(xiàn)稱(chēng)之為“冶金質(zhì)量的指紋”，鑄造熱分析技術(shù)爐前快速預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)鑄件質(zhì)量的基本原理，就是利用熱分析儀器記錄鐵水在特定樣杯中的冷卻曲線(xiàn)。鐵碳平衡相圖體現(xiàn)出鐵水成分與凝固過(guò)程相變溫度之間的定量關(guān)系，鐵水凝固相變溫度的狀態(tài)又與鐵水鑄造后的鑄件的各項(xiàng)性能存在一定的關(guān)系，我們就是通過(guò)這種關(guān)系進(jìn)行金屬材料各項(xiàng)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)，調(diào)控生產(chǎn)過(guò)程。鐵碳平衡相圖的測(cè)定方法與熱分析技術(shù)測(cè)得的鐵水冷卻曲線(xiàn)的方法類(lèi)似，他們之間的差別在于鐵碳平衡相圖是在一種理想狀態(tài)下測(cè)定出的結(jié)果，而熱分析技術(shù)測(cè)定出的冷卻曲線(xiàn)是生產(chǎn)實(shí)際中使用的鐵水，它的成分相對(duì)比較復(fù)雜，冷卻曲線(xiàn)的形態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)也有一定差異，但正是這種差異更能代表鐵水的實(shí)際狀態(tài)，我們使用這種實(shí)際鐵水的冷卻曲線(xiàn)進(jìn)行鐵水質(zhì)量分析與控制更加接近生產(chǎn)實(shí)際，其結(jié)果將更加準(zhǔn)確，控制的精度更高，在生產(chǎn)中發(fā)揮的作用將更有力。致力于為鍛造、鑄造、軋鋼行業(yè)人員提供網(wǎng)上在線(xiàn)技術(shù)交流的溫
2、掌握鐵水成份、性狀與鐵水質(zhì)量的關(guān)系致力于為鍛造、鑄造、軋鋼行業(yè)人員提供許多研究證明鐵水性狀是影響鐵水質(zhì)量的一個(gè)重要因素，所謂鐵水性狀即某一成份的鐵水某一時(shí)刻所處的狀態(tài)，不同的熔煉過(guò)程的不同時(shí)刻鐵水的性狀是各異的，是隨時(shí)間而動(dòng)態(tài)變化的，這種性狀的不同必然會(huì)對(duì)鑄件性能產(chǎn)生影響。但質(zhì)量影響如果使用常規(guī)基于成分的分析法我們無(wú)法區(qū)別。使用鐵水分析儀對(duì)同一爐鐵水不同保溫時(shí)間進(jìn)行了測(cè)定，從測(cè)定結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，同一爐鐵水在不同的狀態(tài)下其澆注后的組織性能各不相同，證明了鐵水質(zhì)量并不是只與成分有關(guān)，要達(dá)到高質(zhì)量的鐵水則需要進(jìn)行多種因素綜合控制。在成分檢測(cè)中不僅報(bào)出主要成分C，Si的含量個(gè)根據(jù)C，Si含量計(jì)算的碳當(dāng)量CE1值，而且以測(cè)量的碳當(dāng)值CES2這個(gè)參數(shù)將其他元素的綜合作用表示出來(lái)。通過(guò)對(duì)比CE1和CE2值，爐前控制人員可以很直觀地判斷出鐵業(yè)的白口化合石墨化程度，以便采取措施即使調(diào)整，防止鑄件產(chǎn)生白口和縮松甚至才智不合格等廢品。熱分析儀的這種測(cè)量鐵液中各種元素的綜合作用的優(yōu)勢(shì)是常規(guī)的化學(xué)分析和爐前直讀光譜分析*的。
3、熱分析技術(shù)應(yīng)用于工廠(chǎng)爐前控制，需注意的幾個(gè)問(wèn)題鍛造,鑄造,軋鋼,煉鋼,焊接,熱處理,鑄造論壇（ X# y+ }! * I7 b' Q
目前還主要應(yīng)用在測(cè)量鑄鐵白口化冷卻曲線(xiàn)，通過(guò)TL、TE的數(shù)值推算[C]、[Si]含量的層面上，在使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些理論和操作上的困惑與失誤，比較典型的問(wèn)題有如下幾點(diǎn)：
、鐵水碳當(dāng)量、[C]、[Si]含量測(cè)量范圍的認(rèn)定：從測(cè)量原理上講，熱分析儀器只能測(cè)量亞共晶鐵水，過(guò)共晶鐵水由于zui先凝固的初生相為石墨，釋放的結(jié)晶潛熱不規(guī)律，在冷卻曲線(xiàn)上無(wú)明顯特征點(diǎn)，無(wú)法快速準(zhǔn)確的在爐前判斷出初晶溫度TL，所以根據(jù)冷卻曲線(xiàn)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出鐵水的C、Si含量，這里所說(shuō)的過(guò)共晶鐵水的概念與一般理解的過(guò)共晶不同，鐵碳相圖上鐵水的共晶點(diǎn)的碳含量約為4．30％，但由于實(shí)際鐵水中含有一定量的Si，所以應(yīng)該按照Fe—C—Si三元相圖確定實(shí)際鐵水的共晶點(diǎn)確認(rèn)熱分析儀所能夠測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量，Si元素有降低共晶凝固溫度，提高鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量的作用，同時(shí)樣杯中添加的碲元素使鐵水按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，也使鐵水的共晶凝固溫度進(jìn)一步降低，高鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量，所以熱分儀所能測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量遠(yuǎn)大于理想狀態(tài)時(shí)的4．32％的范圍，根據(jù)Si％含量及其他元素的不同其碳當(dāng)量的測(cè)量上限可以達(dá)到4．83％。C、Si含量的測(cè)量范圍由鐵水凝固過(guò)程中的初晶溫度TL和共晶溫度TE決定，只要冷卻曲線(xiàn)可以正確判斷出TL和TE，就可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推算出其C、Si元素的含量。但由于某一鐵水Si％、c％組合不同，其測(cè)量范圍與理論上測(cè)量范圍有一點(diǎn)誤差。
、鐵水碳當(dāng)量、[C]、[Si]含量測(cè)量范圍的認(rèn)定：從測(cè)量原理上講，熱分析儀器只能測(cè)量亞共晶鐵水，過(guò)共晶鐵水由于zui先凝固的初生相為石墨，釋放的結(jié)晶潛熱不規(guī)律，在冷卻曲線(xiàn)上無(wú)明顯特征點(diǎn)，無(wú)法快速準(zhǔn)確的在爐前判斷出初晶溫度TL，所以根據(jù)冷卻曲線(xiàn)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出鐵水的C、Si含量，這里所說(shuō)的過(guò)共晶鐵水的概念與一般理解的過(guò)共晶不同，鐵碳相圖上鐵水的共晶點(diǎn)的碳含量約為4．30％，但由于實(shí)際鐵水中含有一定量的Si，所以應(yīng)該按照Fe—C—Si三元相圖確定實(shí)際鐵水的共晶點(diǎn)確認(rèn)熱分析儀所能夠測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量，Si元素有降低共晶凝固溫度，提高鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量的作用，同時(shí)樣杯中添加的碲元素使鐵水按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，也使鐵水的共晶凝固溫度進(jìn)一步降低，高鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量，所以熱分儀所能測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量遠(yuǎn)大于理想狀態(tài)時(shí)的4．32％的范圍，根據(jù)Si％含量及其他元素的不同其碳當(dāng)量的測(cè)量上限可以達(dá)到4．83％。C、Si含量的測(cè)量范圍由鐵水凝固過(guò)程中的初晶溫度TL和共晶溫度TE決定，只要冷卻曲線(xiàn)可以正確判斷出TL和TE，就可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推算出其C、Si元素的含量。但由于某一鐵水Si％、c％組合不同，其測(cè)量范圍與理論上測(cè)量范圍有一點(diǎn)誤差。
B、過(guò)冷失敗的處理：在使用熱分析技術(shù)分析鐵水成分過(guò)程中，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)鐵水在共晶凝固過(guò)程中不能按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，呈現(xiàn)共晶溫度過(guò)冷現(xiàn)象，無(wú)法準(zhǔn)確判斷共晶溫度，致使測(cè)量失敗，其主要原因是由于鐵水中含有如Fe、Ti、Si、c等未*熔化的微小顆粒，在凝固時(shí)抵消了Te元素的白口化傾向，起到形核核心的作用。消除此現(xiàn)象方法可采取增加Te加入量，提高鐵水溫度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，使未*融化的合金微小顆粒充分熔化。鍛造,鑄造,軋鋼,煉C、測(cè)量誤差原因分析：熱分析法在爐前鐵水控制的應(yīng)用是一種基于成份當(dāng)量的過(guò)程控制，其對(duì)于成份的測(cè)量的依據(jù)是理想狀態(tài)Fe—C—Si三元相圖，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的鐵水與理想狀態(tài)的Fe—C—Si三元相圖所依據(jù)的鐵水間的差異必然會(huì)傳遞到成分測(cè)量過(guò)程中，影響精度，雖然對(duì)于穩(wěn)定的差異造成的誤差可以修正，但對(duì)于鐵水中除C和Si元素外的其他元素的波動(dòng)所造成的誤差則沒(méi)有有效的修正措施，這一點(diǎn)在實(shí)際測(cè)量時(shí)需引起注意，在原材料不穩(wěn)定方面予以考慮。
鐵水中除了碳、硅兩大成份以外，還存在著多種微量元素，在不同的含量下又有著不同的作用程度。這些元素互相融合．互相反應(yīng)以后，對(duì)各自的作用程度有著抵消和增強(qiáng)。