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爐前鐵水分析儀在鑄鐵中的應用
閱讀：1946 發布時間：2013-3-29
BQ-3S爐前鐵分析儀在鑄鐵領域的應用鍛造,鑄造,
一般在鑄造的生產過程中，鐵水分析儀在爐前快速準確地測出鐵水的化學成分（球化率）、機械性能，在控制決定鑄件質量中起著關鍵性的作用。隨著鑄造生產的不斷發展機械化和自動化程度日益提高，爐前快速測定鑄鐵鐵水的主要化學成分（碳當量，硅量，碳量）對保證鑄件質量有著重要的意義。在工業發達國家被廣泛用于鑄鐵生產的在線測量，是一種成熟可靠的測定方法。由于鑄造企業的示范效應大力推廣，近十年時間內使熱分析技術應用迅速普及。目前熱分析技術發展形勢很快，但是相對我國鑄造業在熱分析技術的應用水平上與外資企業相比還存在不小的差距，理論認識和使用過程中還存在問題，主要有以下方面加以改進：
1、認識熱分析技術的特點，使其在實際生產中充分發揮作用
從事鑄造技術的人員都知道金屬材料研究與生產的基礎工具——鐵碳平衡相圖，鐵碳相圖的用途究竟是什么？在很多資料中說明鐵碳平衡相圖在熱處理中是十分重要的知識，是制定鋼鐵材料加熱工藝的依據，而且指出：尤其是熱處理工必須熟練掌握鐵碳平衡相圖。但是在實際生產運用中，例如：淬火、回火過程中，鐵碳相圖的直接應用是十分有限的，直接實用的是各種鋼材的CCT、TTT、以及各種鋼材的淬透性參數（曲線）、臨界加熱參數、臨界冷卻速度參數曲線，回火硬度曲線等。有人把鑄造熱分析中的冷卻曲線稱之為“冶金質量的指紋”，鑄造熱分析技術爐前快速預測和預報鑄件質量的基本原理，就是利用熱分析儀器記錄鐵水在特定樣杯中的冷卻曲線。鐵碳平衡相圖體現出鐵水成分與凝固過程相變溫度之間的定量關系，鐵水凝固相變溫度的狀態又與鐵水鑄造后的鑄件的各項性能存在一定的關系，我們就是通過這種關系進行金屬材料各項性能指標的預測，調控生產過程。鐵碳平衡相圖的測定方法與熱分析技術測得的鐵水冷卻曲線的方法類似，他們之間的差別在于鐵碳平衡相圖是在一種理想狀態下測定出的結果，而熱分析技術測定出的冷卻曲線是生產實際中使用的鐵水，它的成分相對比較復雜，冷卻曲線的形態與標準狀態也有一定差異，但正是這種差異更能代表鐵水的實際狀態，我們使用這種實際鐵水的冷卻曲線進行鐵水質量分析與控制更加接近生產實際，其結果將更加準確，控制的精度更高，在生產中發揮的作用將更有力。致力于為鍛造、鑄造、軋鋼行業人員提供網上在線技術交流的溫
2、掌握鐵水成份、性狀與鐵水質量的關系致力于為鍛造、鑄造、軋鋼行業人員提供許多研究證明鐵水性狀是影響鐵水質量的一個重要因素，所謂鐵水性狀即某一成份的鐵水某一時刻所處的狀態，不同的熔煉過程的不同時刻鐵水的性狀是各異的，是隨時間而動態變化的，這種性狀的不同必然會對鑄件性能產生影響。但質量影響如果使用常規基于成分的分析法我們無法區別。使用鐵水分析儀對同一爐鐵水不同保溫時間進行了測定，從測定結果可發現，同一爐鐵水在不同的狀態下其澆注后的組織性能各不相同，證明了鐵水質量并不是只與成分有關，要達到高質量的鐵水則需要進行多種因素綜合控制。在成分檢測中不僅報出主要成分C，Si的含量個根據C，Si含量計算的碳當量CE1值，而且以測量的碳當值CES2這個參數將其他元素的綜合作用表示出來。通過對比CE1和CE2值，爐前控制人員可以很直觀地判斷出鐵業的白口化合石墨化程度，以便采取措施即使調整，防止鑄件產生白口和縮松甚至才智不合格等廢品。熱分析儀的這種測量鐵液中各種元素的綜合作用的優勢是常規的化學分析和爐前直讀光譜分析*的。
3、熱分析技術應用于工廠爐前控制，需注意的幾個問題鍛造,鑄造,軋鋼,煉鋼,焊接,熱處理,鑄造論壇（ X# y+ }! * I7 b' Q
目前還主要應用在測量鑄鐵白口化冷卻曲線，通過TL、TE的數值推算[C]、[Si]含量的層面上，在使用中經常會出現一些理論和操作上的困惑與失誤，比較典型的問題有如下幾點：
、鐵水碳當量、[C]、[Si]含量測量范圍的認定：從測量原理上講，熱分析儀器只能測量亞共晶鐵水，過共晶鐵水由于zui先凝固的初生相為石墨，釋放的結晶潛熱不規律，在冷卻曲線上無明顯特征點，無法快速準確的在爐前判斷出初晶溫度TL，所以根據冷卻曲線無法準確計算出鐵水的C、Si含量，這里所說的過共晶鐵水的概念與一般理解的過共晶不同，鐵碳相圖上鐵水的共晶點的碳含量約為4．30％，但由于實際鐵水中含有一定量的Si，所以應該按照Fe—C—Si三元相圖確定實際鐵水的共晶點確認熱分析儀所能夠測量的鐵水碳當量，Si元素有降低共晶凝固溫度，提高鐵水共晶點碳當量的作用，同時樣杯中添加的碲元素使鐵水按照亞穩定系白口方式凝固，也使鐵水的共晶凝固溫度進一步降低，高鐵水共晶點碳當量，所以熱分儀所能測量的鐵水碳當量遠大于理想狀態時的4．32％的范圍，根據Si％含量及其他元素的不同其碳當量的測量上限可以達到4．83％。C、Si含量的測量范圍由鐵水凝固過程中的初晶溫度TL和共晶溫度TE決定，只要冷卻曲線可以正確判斷出TL和TE，就可以依據經驗公式推算出其C、Si元素的含量。但由于某一鐵水Si％、c％組合不同，其測量范圍與理論上測量范圍有一點誤差。
、鐵水碳當量、[C]、[Si]含量測量范圍的認定：從測量原理上講，熱分析儀器只能測量亞共晶鐵水，過共晶鐵水由于zui先凝固的初生相為石墨，釋放的結晶潛熱不規律，在冷卻曲線上無明顯特征點，無法快速準確的在爐前判斷出初晶溫度TL，所以根據冷卻曲線無法準確計算出鐵水的C、Si含量，這里所說的過共晶鐵水的概念與一般理解的過共晶不同，鐵碳相圖上鐵水的共晶點的碳含量約為4．30％，但由于實際鐵水中含有一定量的Si，所以應該按照Fe—C—Si三元相圖確定實際鐵水的共晶點確認熱分析儀所能夠測量的鐵水碳當量，Si元素有降低共晶凝固溫度，提高鐵水共晶點碳當量的作用，同時樣杯中添加的碲元素使鐵水按照亞穩定系白口方式凝固，也使鐵水的共晶凝固溫度進一步降低，高鐵水共晶點碳當量，所以熱分儀所能測量的鐵水碳當量遠大于理想狀態時的4．32％的范圍，根據Si％含量及其他元素的不同其碳當量的測量上限可以達到4．83％。C、Si含量的測量范圍由鐵水凝固過程中的初晶溫度TL和共晶溫度TE決定，只要冷卻曲線可以正確判斷出TL和TE，就可以依據經驗公式推算出其C、Si元素的含量。但由于某一鐵水Si％、c％組合不同，其測量范圍與理論上測量范圍有一點誤差。
B、過冷失敗的處理：在使用熱分析技術分析鐵水成分過程中，在某種條件下會出現鐵水在共晶凝固過程中不能按照亞穩定系白口方式凝固，呈現共晶溫度過冷現象，無法準確判斷共晶溫度，致使測量失敗，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。消除此現象方法可采取增加Te加入量，提高鐵水溫度，延長保溫時間，使未*融化的合金微小顆粒充分熔化。鍛造,鑄造,軋鋼,煉C、測量誤差原因分析：熱分析法在爐前鐵水控制的應用是一種基于成份當量的過程控制，其對于成份的測量的依據是理想狀態Fe—C—Si三元相圖，實際生產過程中的鐵水與理想狀態的Fe—C—Si三元相圖所依據的鐵水間的差異必然會傳遞到成分測量過程中，影響精度，雖然對于穩定的差異造成的誤差可以修正，但對于鐵水中除C和Si元素外的其他元素的波動所造成的誤差則沒有有效的修正措施，這一點在實際測量時需引起注意，在原材料不穩定方面予以考慮。
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．互相反應以后，對各自的作用程度有著抵消和增強。