爐前鐵水成分分析控制需注意的幾問題

爐前鐵水分析儀應(yīng)用于測(cè)量鑄鐵白口化冷卻曲線，通過TL、TE的數(shù)值推算［C］、［Si］含量，在初次接觸和使用聯(lián)創(chuàng)系列爐前鐵水分析儀時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到一些技術(shù)和操作上的問題，歸納總結(jié)以下主要的幾點(diǎn)：

1、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)量共晶鐵水，過共晶鐵水由于先凝固的初生相為石墨，釋放的結(jié)晶潛熱不規(guī)律，在冷卻曲線上無明顯特征點(diǎn)，無法快速準(zhǔn)確的在爐前判斷出初晶溫度TL，所以根據(jù)冷卻曲線無法準(zhǔn)確計(jì)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(diǎn)的碳含量約為4.30％，但由于實(shí)際鐵水中的共晶點(diǎn)確認(rèn)熱分析發(fā)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，所以熱分析儀所能測(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(jù)經(jīng)驗(yàn)公司推算出其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。  

2、過冷失敗的處理：在使用熱分析技術(shù)分析鐵水成份過程中，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)鐵水在共晶凝固過程中不能按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，呈現(xiàn)共晶溫度過冷現(xiàn)象，無法準(zhǔn)確判斷共晶溫度致使測(cè)量失敗，其原因是主要由于，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。  

3、測(cè)量誤差原因分析：由前面的論述可以看出熱分析法在爐前鐵水控制的應(yīng)用是一種基于成份當(dāng)量的過程控制，并非嚴(yán)格意義上的成份測(cè)量方法，其對(duì)于成份的測(cè)量的依據(jù)是理想狀態(tài)Fe-C-Si三元素相圖，實(shí)際生產(chǎn)過程中的鐵水與理想狀態(tài)的Fe-C-Si三元素相圖所依據(jù)鐵水間的差異必然會(huì)傳遞到成份測(cè)量過程中，影響成份測(cè)量的精度，雖然對(duì)于穩(wěn)定的差異所造成的誤差可以通過修正系數(shù)加以修正，但對(duì)于鐵水中除C和Si元素外的其他元素的波動(dòng)所造成的誤差則沒有有效的修正措施，這一點(diǎn)實(shí)際測(cè)量時(shí)需引起注意，在原材料不穩(wěn)定予以考慮。

 對(duì)于普通熱分析系統(tǒng)來講也是如此，普通熱分析儀器只進(jìn)行白口凝固冷卻曲線測(cè)定，通過捕捉到初晶溫度TL、共晶溫度TE這兩個(gè)特征點(diǎn)，由內(nèi)裝的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出碳當(dāng)量［CE］、碳含量［C］、 硅含量［Si］，需要說明的是：鐵水成份熱分析儀報(bào)告的［C］、［Si］含量是鐵水中所有元素對(duì)TL、TE綜合作用效果，等效［C］、［Si］元素對(duì)TL、TE作用效果的報(bào)告。這里面即包含了［C］、［Si］元素的作用，還包含了其他石墨化，反石墨化元素的綜合作用。更準(zhǔn)確的講是［C］、［Si］成份的含量，其數(shù)值與常規(guī)化學(xué)分析方法分析出碳含量C％、硅含量Si％是有差別的。

    盡管諸多的無素對(duì)TL、TE都有著不同程度的影響，但影響zui大的是［C］、［Si］這兩個(gè)元素。在常規(guī)條件下調(diào)整TL、TEzui方便的方法、也是調(diào)整這兩個(gè)元素的含量。因此要獲得預(yù)想的組織和性能，只要調(diào)整［C］、［Si］這兩個(gè)元素的含量，就能夠?qū)L、TE整定到滿足組織形成成份條件。

    在鐵水中除了碳［C］、硅［Si］兩大成份以外、 還存在著多種微量元素，在鐵水中這些微量元素有著各自不同的作用方法（石墨化、 反石墨化等）。各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)備自的作用程度有著抵消和增強(qiáng)。 鐵水成份熱分析儀由TL、TE推算出來的［C］、［Si］含量，是鐵水中的［C］、［Si］元素綜合了其他元素的作用以后所能表現(xiàn)出實(shí)際效果的含量。因此當(dāng)鐵水中其他的成份、含量發(fā)生變化時(shí)熱分析儀測(cè)報(bào)的［C％］、［Si％］的有效含量就會(huì)發(fā)生變化。

編輯：南京聯(lián)創(chuàng)分析儀器制造有限公司

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