PD-TY9型炉前铸铁热分析仪在铸铁领域的应用

      一般在铸造的生产过程中，铁水分析仪在炉前快速准确地测出铁水的化学成分（球化率）、机械性能，在控制决定铸件质量中起着关键性的作用。随着铸造生产的不断发展机械化和自动化程度日益提高，炉前快速测定铸铁铁水的主要化学成分（碳当量，硅量，碳量）对保证铸件质量有着重要的意义。在工业发达国家被广泛用于铸铁生产的在线测量，是一种成熟可靠的测定方法。由于铸造企业的示范效应大力推广，近十年时间内使热分析技术应用迅速普及。目前热分析技术发展形势很快，但是相对我国铸造业在热分析技术的应用水平上与外资企业相比还存在不小的差距，理论认识和使用过程中还存在问题，主要有以下方面加以改进：认识热分析技术的特点，使其在实际生产中充分发挥作用。

      从事铸造技术的人员都知道金属材料研究与生产的基础工具——铁碳平衡相图，铁碳相图的用途究竟是什么？在很多资料中说明铁碳平衡相图在热处理中是十分重要的知识，是制定钢铁材料加热工艺的依据，而且指出：尤其是热处理工必须熟练掌握铁碳平衡相图。但是在实际生产运用中，例如：淬火、回火过程中，铁碳相图的直接应用是十分有限的，直接实用的是各种钢材的CCT、TTT、以及各种钢材的淬透性参数（曲线）、临界加热参数、临界冷却速度参数曲线，回火硬度曲线等。有人把铸造热分析中的冷却曲线称之为“冶金质量的指纹”，铸造热分析技术炉前快速预测和预报铸件质量的基本原理，就是利用热分析仪器记录铁水在特定样杯中的冷却曲线。铁碳平衡相图体现出铁水成分与凝固过程相变温度之间的定量关系，铁水凝固相变温度的状态又与铁水铸造后的铸件的各项性能存在一定的关系，我们就是通过这种关系进行金属材料各项性能指标的预测，调控生产过程。铁碳平衡相图的测定方法与热分析技术测得的铁水冷却曲线的方法类似，他们之间的差别在于铁碳平衡相图是在一种理想状态下测定出的结果，而热分析技术测定出的冷却曲线是生产实际中使用的铁水，它的成分相对比较复杂，冷却曲线的形态与标准状态也有一定差异，但正是这种差异更能代表铁水的实际状态，我们使用这种实际铁水的冷却曲线进行铁水质量分析与控制更加接近生产实际，其结果将更加准确，控制的精度更高，在生产中发挥的作用将更有力。致力于为锻造、铸造、轧钢行业人员提供网上在线技术交流的温。

      掌握铁水成份、性状与铁水质量的关系致力于为锻造、铸造、轧钢行业人员提供许多研究证明铁水性状是影响铁水质量的一个重要因素，所谓铁水性状即某一成份的铁水某一时刻所处的状态，不同的熔炼过程的不同时刻铁水的性状是各异的，是随时间而动态变化的，这种性状的不同必然会对铸件性能产生影响。但质量影响如果使用常规基于成分的分析法我们无法区别。使用铁水分析仪对同一炉铁水不同保温时间进行了测定，从测定结果可发现，同一炉铁水在不同的状态下其浇注后的组织性能各不相同，证明了铁水质量并不是只与成分有关，要达到高质量的铁水则需要进行多种因素综合控制。在成分检测中不仅报出主要成分C，Si的含量个根据C，Si含量计算的碳当量CE1值，而且以测量的碳当值CES2这个参数将其他元素的综合作用表示出来。通过对比CE1和CE2值，炉前控制人员可以很直观地判断出铁业的白口化合石墨化程度，以便采取措施即使调整，防止铸件产生白口和缩松甚至才智不合格等废品。热分析仪的这种测量铁液中各种元素的综合作用的优势是常规的化学分析和炉前直读光谱分析无法比拟的。

      热分析技术应用于工厂炉前控制，需注意的几个问题锻造

目前还主要应用在测量铸铁白口化冷却曲线，通过TL、TE的数值推算[C]、[Si]含量的层面上，在使用中经常会出现一些理论和操作上的困惑与失误，比较典型的问题有如下几点：

A、铁水碳当量、[C]、[Si]含量测量范围的认定：从测量原理上讲，热分析仪器只能测量亚共晶铁水，过共晶铁水由于最先凝固的初生相为石墨，释放的结晶潜热不规律，在冷却曲线上无明显特征点，无法快速准确的在炉前判断出初晶温度TL，所以根据冷却曲线无法准确计算出铁水的C、Si含量，这里所说的过共晶铁水的概念与一般理解的过共晶不同，铁碳相图上铁水的共晶点的碳含量约为4．30％，但由于实际铁水中含有一定量的Si，所以应该按照Fe—C—Si三元相图确定实际铁水的共晶点确认热分析仪所能够测量的铁水碳当量，Si元素有降低共晶凝固温度，提高铁水共晶点碳当量的作用，同时样杯中添加的碲元素使铁水按照亚稳定系白口方式凝固，也使铁水的共晶凝固温度进一步降低，高铁水共晶点碳当量，所以热分仪所能测量的铁水碳当量远大于理想状态时的4．32％的范围，根据Si％含量及其他元素的不同其碳当量的测量上限可以达到4．83％。C、Si含量的测量范围由铁水凝固过程中的初晶温度TL和共晶温度TE决定，只要冷却曲线可以正确判断出TL和TE，就可以依据经验公式推算出其C、Si元素的含量。但由于某一铁水Si％、c％组合不同，其测量范围与理论上测量范围有一点误差。

B、过冷失败的处理：在使用热分析技术分析铁水成分过程中，在某种条件下会出现铁水在共晶凝固过程中不能按照亚稳定系白口方式凝固，呈现共晶温度过冷现象，无法准确判断共晶温度，致使测量失败，其主要原因是由于铁水中含有如Fe、Ti、Si、c等未完全熔化的微小颗粒，在凝固时抵消了Te元素的白口化倾向，起到形核核心的作用。消除此现象方法可采取增加Te加入量，提高铁水温度，延长保温时间，使未完全融化的合金微小颗粒充分熔化。锻造,铸造,轧钢,炼

C、测量误差原因分析：热分析法在炉前铁水控制的应用是一种基于成份当量的过程控制，其对于成份的测量的依据是理想状态Fe—C—Si三元相图，实际生产过程中的铁水与理想状态的Fe—C—Si三元相图所依据的铁水间的差异必然会传递到成分测量过程中，影响精度，虽然对于稳定的差异造成的误差可以修正，但对于铁水中除C和Si元素外的其他元素的波动所造成的误差则没有有效的修正措施，这一点在实际测量时需引起注意，在原材料不稳定方面予以考虑。

铁水中除了碳、硅两大成份以外，还存在着多种微量元素，在不同的含量下又有着不同的作用程度。这些元素互相融合．互相反应以后，对各自的作用程度有着抵消和增强。