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談?wù)勮F液質(zhì)量的檢測

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發(fā)表時(shí)間:2024-01-24 09:22

談?wù)勮F液質(zhì)量的檢測


主要是通過(guò)鐵液的溫度測量、成分檢測、熱分析等控制質(zhì)量。

1.鐵液溫度測量

表1 鐵液溫度檢測方法及特點(diǎn)

方式

特點(diǎn)

類(lèi)型

測量范圍
/°C

技術(shù)性能

接觸式
測量

1)準確可靠
2)因熱發(fā)電
偶保護問(wèn)題,連
續測量時(shí)間受
限制
3)測頭是消
耗品,測量成
本高

鉑銠30~鉑 6
熱電偶(雙鉑銠)B

300~1800

鉑金類(lèi)中最穩定的熱電偶,鉑合金熱電
偶在還原氣氛中比純鉑熱電偶更穩定

鉑銠比10~鉑
熱電偶(單鉑)S

0~1600

良好的承受氧化性氣氛性能,但對于還
原性氣氛及P、S、Si和CO,的蒸汽很敏感

鎢錸5~鎢錸 26
熱電偶 WRe5/26

100~2700

在1800℃以下能穩定工作,能測超高溫度,
比鉑銠熱電偶可信度更高,測量成本低。采
用國際標準的國產(chǎn) WReS/26快測電偶鎢錸
原料豐富,偶絲制造精度高,應用廣泛

鎢釩3~鎢銖 25
熱電偶 WRe3/25

100~2300

鎳鉻~鎳硅
熱電偶K

0~1300

制造簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜、測量數據可靠

非接觸
測量

1)與鐵液非
接觸測量,無(wú)消
耗、成本低
2)使用方便,
易實(shí)現自動(dòng)快
速、連續測量
3)問(wèn)接測量、
影響因素多,測
量誤差較大

光學(xué)高溫儀

300~3200
±(13~37)

結構簡(jiǎn)單,輕巧便攜,精度較高,容易引
起人為誤差,不能自動(dòng)記錄和控制溫度

輻射高溫儀

100~2000
±1.5%

結構簡(jiǎn)單,性能穩定,指示值受光路介質(zhì)
吸收及對象表面影響較大??勺詣?dòng)記錄、
報警和溫控,下限靈敏度較低

比色高溫儀

50~2000
±1.5%

測非黑體時(shí),發(fā)射率影響很小,測得溫度
接近真實(shí)溫度。結構較復雜,在光路上介
質(zhì)對波長(cháng)有明顯吸收峰時(shí),反射光對示值
影響較大

紅外高溫儀

200~1800
±1.0%

能連續測量和記錄溫度。精度較高,有
激光和望遠瞄準系統,可遠距操作,應用有
擴大趨類(lèi)。



2.鐵液成分檢測

(1)鑄鐵化學(xué)成分的分析,可分為常規化學(xué)分析、儀器分析和氣體分析。

方式

分析成分

分析速度

典型設備及方法

特 點(diǎn)

濕法
化學(xué)

元素周期表
30種元素

比色法,滴定法,
重量法

以物質(zhì)化學(xué)反應為基礎的分析方法,它是
析化學(xué)的基礎所以又稱(chēng)經(jīng)典分析法。分析速
慢,準確度高,可作為仲裁分析方法

可對約70種
元素(金屬元素
及磷、硅、芭、硼
等非金屬元素)
進(jìn)行分析

1h

電感耦合等離子
體放射光譜(ICP-
AES)

樣品經(jīng)溶解,定性與定量分析??啥嘣?/span>
時(shí)檢測。在一般情況下,用于1%以下質(zhì)量分
的組分測定,檢出精度可達ppm級,精密度
±10%左右,線(xiàn)性范圍約 2 個(gè)數量級。

快速
分析

可分析數十
個(gè)元素

10元素
2~3min

光電直讀光譜儀

制樣簡(jiǎn)單,分析元素較廣,分析速度快,精度
較高,設備成本較高,適用于熔煉爐前快速分析
和中心實(shí)驗室的產(chǎn)品檢驗

可分析元素
周期表F~U之
間所有元素

1元素
30s~4min

X射線(xiàn)
熒光光譜儀

分析的元素范圍廣,分析濃度范圍寬,重元素
的檢驗極限可達到 ppm 量級。熒光X射線(xiàn)譜
線(xiàn)簡(jiǎn)單,相互干擾少,樣品不必分離,分析快速、
準確,便于自動(dòng)化,設備成本很高

氣體
分析

0、H、N

NHO聯(lián)測儀

取樣、制樣要求高,實(shí)現爐前快速分析較困難

C、S

Imin

快速碳硫分析儀

氣體容量法,速度快,精度由于光譜法,價(jià)格
便宜

<lmin

紅外碳硫分析儀

燃燒-紅外 析勞:微華件新材有限公營(yíng)高

(2)分析技術(shù)于鑄鐵質(zhì)量評估中的應用


鐵液質(zhì)量熱分析技術(shù)廣泛應用于現代鑄鐵生產(chǎn)的爐前鐵液質(zhì)量檢測和控制。其基本原理是鑄鐵在冷卻過(guò)程中,隨著(zhù)熱量的釋放和吸收,根據冷卻曲線(xiàn)臨界點(diǎn)的度對應鑄鐵的成分、相組成等之間的關(guān)系,間接判斷鑄鐵成分、組織和力學(xué)性能


關(guān)于鐵液中活性成分的熱分析,圖1中反映了熱分析測試樣杯中的鐵液凝固溫度曲線(xiàn),其中**平臺是鐵液降溫到液相線(xiàn)時(shí),生成的固體相釋放出結晶熱,維持樣杯散熱產(chǎn)生恒溫平臺,稱(chēng)之為“初晶溫度TL”。鐵液繼續凝固釋放的結晶潛熱不足以維持樣杯的散熱,溫度曲線(xiàn)緩慢下降。當剩余鐵液達到共晶成分時(shí)開(kāi)始共晶凝固,釋放出大量的結晶潛熱,直至鐵液完全凝固,溫度曲線(xiàn)維持一個(gè)較長(cháng)的恒溫平臺,此時(shí)的溫度稱(chēng)之為“共晶溫度TE”。


               圖1 鐵液白口化凝固溫度曲線(xiàn)與相圖關(guān)系

通過(guò)測量鐵液的凝固溫度曲線(xiàn),可以捕捉到相變溫度特征值TL和TE,通過(guò)大量的工藝試驗和數理統計處理,確定回歸關(guān)系,計算出對應的活性成分含量和特定的凝固組織。

3.鐵液中形核物質(zhì)的熱分析

對于亞共晶鐵液充分孕育后按不同的過(guò)熱時(shí)間依次取樣進(jìn)行熱分析和三角試片試驗。不同過(guò)熱時(shí)間鐵液得到不同的凝固溫度曲線(xiàn)和三角試片白口寬度:隨著(zhù)過(guò)熱時(shí)間延長(cháng),石墨化共晶溫度曲線(xiàn)向白口化共晶溫度曲線(xiàn)過(guò)渡,鐵液中的形核物質(zhì)逐漸消融,鐵液的開(kāi)始共晶凝固時(shí)間向后推遲、溫度也逐漸降低,并伴隨著(zhù)共晶過(guò)冷(Δt)現象的出現,直至鐵液中的形核物質(zhì)全部溶解后,鐵液以白口化共晶凝固,凝固組織中的碳完全以Fe3C形態(tài)析出。相對應的是三角試片的白口寬度隨過(guò)熱時(shí)間的延長(cháng)而逐漸增大。直至出現全白口斷面。

4.熱分析在灰鑄鐵質(zhì)量控制中的應用

(1) 亞共晶灰鑄鐵力學(xué)性能測定

鑄鐵材料的強度取決于初生奧氏體枝晶的生成量和分散程度,初生奧氏體枝晶體量越大、越發(fā)達鑄鐵的強度就越高。

根據不同條件采用相應的經(jīng)驗公式:

Rm=f(TL)
    HBW=f(Rm)

式中,Rm--抗拉強度;

HBW--布氏硬度。

(2) 亞共晶灰鑄鐵共晶團測定

不同條件采用相應的經(jīng)驗公式:


N=716-22
Δt

式中,N--共晶團數量(個(gè)/cm2);

Δt--過(guò)冷度(℃)。

(3) 白口風(fēng)險控制

鐵液的碳當量CE越低,過(guò)熱過(guò)度,凝固的初晶溫度就會(huì )越高,激冷凝固組織的溫降速度也越大,導致產(chǎn)生由Fe3C組成的白口組織。熱分析可以預測鑄件不同壁厚的溫降速度,提示調整孕育,保證良好的斷面均一可性和可加工性。

5.熱分析在球墨鑄鐵質(zhì)量控制中的應用

(1) 測定鐵液的碳當量、碳的質(zhì)量分數、硅的質(zhì)量分數

通過(guò)大量的工藝試驗,數理統計處理,測定TL、TE和CE、C、Si之間的回歸關(guān)系。此方法適用于球墨鑄鐵和灰鑄鐵鐵液的碳當量、碳的質(zhì)量分數測定(當磷含量一定且微量時(shí),也可測硅的質(zhì)量分數)。

(2) 原鐵液過(guò)冷度控制

通過(guò)熱分析測量原鐵液的過(guò)冷度,可以測量出鐵液的形核能力。熱分析技術(shù)爐前應用可在球墨鑄鐵熔煉過(guò)程中及時(shí)地進(jìn)行變質(zhì)調整,改善原鐵液形核能力,提高鑄鐵材質(zhì)質(zhì)量。

(3) 測定球墨鑄鐵的球化級別

共晶回升溫度ΔtE是分辨球化級別的重要依據,依據大量的試驗測試數據歸納這些溫度特征參數和球化級別第三位對應關(guān)系。一般情況下,共晶回升溫度越大,球化級別越低。

(來(lái)源:摘自于《現代鑄鐵技術(shù)》/整理、編輯:熱加工行業(yè)論壇)


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