[發(fā)明專利]可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法及設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210276370.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN102809580A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊天平;單浩宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連潤恒科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N25/14
• 分類號(hào): G01N25/14
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所 21220
• 代理人: 閃紅霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種爐前鐵水熱分析方法及設(shè)備，尤其是一種可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

在鑄造生產(chǎn)過程中，對(duì)鑄造合金熔體的主要化學(xué)成分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確的測(cè)定，是對(duì)鑄件質(zhì)量進(jìn)行控制的重要環(huán)節(jié)，而爐前鐵水熱分析技術(shù)則是最適用于鑄造工藝質(zhì)量監(jiān)控的方法之一。爐前鐵水熱分析技術(shù)是取待測(cè)鐵水澆入樣杯，在樣杯特定的散熱條件下，記錄下樣杯內(nèi)鐵水的凝固溫度曲線，通過對(duì)凝固溫度曲線的解析，找出鐵水凝固過程的各種相變特征參數(shù)，將相變特征參數(shù)值帶入溫度—成分含量的數(shù)學(xué)模型后，即可以計(jì)算出相應(yīng)成分的含量。現(xiàn)有鐵水熱分析方法所取相變特征參數(shù)為初晶溫度（T_L）及共晶溫度（T_E），主要是為分析鐵水中碳和硅的含量而設(shè)計(jì)，為此在鐵水凝固過程中加入激冷劑是必不可少的。激冷劑是由碲、硒、鉍等元素組成，其中的碲是極強(qiáng)烈的反石墨化元素，它抑制石墨的析出，促使鐵液無論是亞共晶還是過共晶，也無論是否經(jīng)過孕育處理，都按白口結(jié)晶。凝固溫度曲線上不會(huì)顯示過冷現(xiàn)象，而是顯示出較長的共晶停歇平臺(tái)，使所測(cè)得的共晶溫度穩(wěn)定，具有較好的重復(fù)性。因此，目前用于鐵水熱分析的樣杯是用自硬樹脂砂制成由杯壁及杯底構(gòu)成的杯體，有的在杯壁內(nèi)表面涂一層激冷劑涂層（由碲、硒、鉍等組成），有的在杯體內(nèi)底部粘接塊狀激冷劑，同時(shí)在樣杯杯體內(nèi)置有熱電偶，熱電偶外有保護(hù)套，熱電偶依次通過溫度補(bǔ)償導(dǎo)線、溫控器與主處理器相接，熱電偶所感應(yīng)的電勢(shì)信號(hào)經(jīng)溫度補(bǔ)償導(dǎo)線、溫控器及主處理器處理后形成相應(yīng)的鐵水凝固溫度曲線。然而，鐵水中的錳含量也直接影響到鑄件的質(zhì)量，如果不能檢測(cè)出錳的含量，將對(duì)鑄件的生產(chǎn)質(zhì)量造成重大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法及設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行：

a.?取待測(cè)鐵水澆入樣杯，在無激冷劑的散熱條件下自然冷卻，記錄樣杯內(nèi)鐵水的凝固溫度曲線；

b.?找出鐵水凝固過程的初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度；

c.?將初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度帶入鐵水中錳當(dāng)量與初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；

d.?計(jì)算出待測(cè)鐵水中與上述初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度對(duì)應(yīng)的錳含量。

一種上述可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法用設(shè)備，有用自硬樹脂砂制成的樣杯杯體，在樣杯杯體內(nèi)置有熱電偶，熱電偶外有保護(hù)套，熱電偶依次通過溫度補(bǔ)償導(dǎo)線、溫控器與主處理器相接，所述樣杯杯體的杯壁高度H1為50mm、外徑R1為42mm、內(nèi)徑R2為31mm；所杯杯體的杯底由上杯底和下杯底構(gòu)成，上杯底高度H2為3mm，外徑R3為43mm，下杯底高度H3為17mm，外徑R4為41mm。

所述溫控器通過轉(zhuǎn)化器與主處理器相接，所述轉(zhuǎn)化器設(shè)有ARM芯片，與ARM芯片相接有R232及R485通訊接口。

本發(fā)明是記錄鐵水在無激冷劑的散熱條件下自然冷卻的凝固溫度曲線，不抑制鐵水石墨析出，可在溫度曲線中顯示過冷現(xiàn)象，相變特征參數(shù)除初晶溫度及共晶溫度外，還有共晶生核溫度（T_U，石墨生核溫度）。因鐵水中錳含量直接影響鐵水的初晶溫度、共晶溫度及共晶生核溫度，可以建立鐵水中錳當(dāng)量與初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，將初晶溫度、共晶生核溫度及共晶溫度帶入此數(shù)學(xué)模型，即可計(jì)算出待測(cè)鐵水中的錳含量（測(cè)量范圍0.2～1.5%），可有效控制鑄件的生產(chǎn)質(zhì)量。使用本發(fā)明的設(shè)備，不僅可以得到待測(cè)鐵水的初晶溫度、共晶溫度及共晶生核溫度，而且在這三個(gè)溫度點(diǎn)都可以顯示出較長的停歇平臺(tái)，使所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定，具有較好的重復(fù)性。在溫控器與主處理器之間所設(shè)置的轉(zhuǎn)化器，能把各個(gè)溫控器的命令/響應(yīng)格式轉(zhuǎn)換為所需格式，無需針對(duì)命令/響應(yīng)格式另行編制軟件，使用方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1生成的凝固溫度曲線示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2所用樣杯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2生成的凝固溫度曲線示意圖。

圖4、5是本發(fā)明實(shí)施例3的電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

可檢測(cè)鐵水錳含量的熱分析方法按如下步驟進(jìn)行：

a.???取待測(cè)鐵水澆入樣杯，樣杯也是用自硬樹脂砂制成，但樣杯中無激冷劑涂層或塊狀激冷劑，即使待測(cè)鐵水在無激冷劑的散熱條件下自然冷卻，記錄樣杯內(nèi)鐵水的凝固溫度曲線，見圖1；