CN106918618B - 铁液共晶度热分析系统 - Google Patents

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Abstract

一种铁液共晶度热分析系统。其包括相互连接的铁液质量热分析仪和热分析用高精度样杯；其中铁液质量热分析仪中安装有热分析测量软件，热分析用高精度样杯将铁液凝固温度信号传送给铁液质量热分析仪，铁液质量热分析仪利用热分析测量软件捕获铁液凝固的液相温度和固相温度值，然后利用共晶度计算公式计算出铁液共晶度并进行显示。本发明效果：在铁液熔制完成，通过测量铁液凝固时的液相温度值和固相温度值，利用液相温度和固相温度差值能够准确计算出铁液真正的共晶度，实现了铁液共晶度的在线测量。彻底解决了传统共晶度计算方法存在的偏差，为高质量铁液的熔制提供了可靠的测控手段。

Description

铁液共晶度热分析系统
技术领域
本发明属于铸铁材质在线检测装置技术领域，特别是涉及一种能够在线检测铁液质量，预测铸铁产品缺陷的铁液共晶度热分析系统。
背景技术
共晶度Sc是铸铁偏移共晶点的程度，在国家标准中用铸铁含碳量与共晶点含碳量的比值表示，计算公式为：Sc＝C/(4.26－0.31Si－0.27P)，共晶度Sc是衡量铸铁质量的重要指标，它决定着铸铁的组织和性能。
铸铁为多元铁基合金,铁液中的每个成分和含量都会影响液相温度和固相温度。在国家标准定义的共晶度计算公式中，未包含铁液中的全部成分，因此无法精准计算出铁液真正的共晶度。
由于在铸铁生产中没有共晶度Sc的在线检测手段，因此这项决定铸铁质量的重要指标无从控制，致使铸铁生产不断的发生材质废品损失，严重影响了铸铁产品质量的提高和铸铁企业经济效益的提高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铁液共晶度热分析系统。
为了达到上述目的，本发明提供的铁液共晶度热分析系统包括相互连接的铁液质量热分析仪和热分析用高精度样杯；其中铁液质量热分析仪中安装有热分析测量软件，热分析用高精度样杯将铁液凝固温度信号传送给铁液质量热分析仪，铁液质量热分析仪利用热分析测量软件捕获铁液凝固的液相温度和固相温度值，然后利用共晶度计算公式计算出铁液共晶度并进行显示。
所述的铁液质量热分析仪和热分析用高精度样杯之间通过补偿导线相连。
所述的共晶度计算公式为：
Sc＝1-0.00000000157361936992(TL-TE)3
    -0.00000249120591067630(TL-TE)2
    -0.00154530704503284(TL-TE)
其中TL为铁液凝固时的初晶温度值，即液相温度值，TE为共晶温度值，即固相温度值。
本发明提供的铁液共晶度热分析系统具有如下有益效果：
在铁液熔制完成，通过测量铁液凝固时的液相温度值和固相温度值，利用液相温度和固相温度差值能够准确计算出铁液真正的共晶度，实现了铁液共晶度的在线测量。彻底解决了传统共晶度计算方法存在的偏差，为高质量铁液的熔制提供了可靠的测控手段。
附图说明
图1为本发明提供的铁液共晶度热分析系统结构示意图。
图2为铁碳二元相图。
图3为本发明实施例1中铁液质量热分析仪上显示界面图。
图4本发明实施例2中铁液质量热分析仪上显示界面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的铁液共晶度热分析系统进行详细的说明。
如图2所示，根据铁碳二元相图中的包晶反应液相点B(0.53,1493)；稳定系共晶点C(4.26,1153)和亚稳定系共晶点C′(4.30,1147)三点构成的液相线，拟合出碳含量C与液相温度T的计算公式为：
C＝-0.000000006703618515586T3
   +0.0000125752792668853T2
   -0.00884604963861935T
   +8.01725180427159------------------------(1)
在铁碳二元相图中，液相温度与固相温度差对应的碳含量C的计算公式为：
C＝-0.000000006703618515586*ΔT3
   -0.0000106125371785267ΔT2
   -0.0065830080107419ΔT+4.26-----------(2)
根据国家标准中定义的共晶度计算公式，以铁碳二元相图中Si含量和P含量为零，换算出：
共晶度Sc＝C/(4.26－0.31Si－0.27P)＝C/4.26------(3)
将式(2)带入式(3)得出共晶度计算公式：
Sc＝1-0.00000000157361936992*ΔT3
    -0.00000249120591067630*ΔT2
    -0.00154530704503284*ΔT--------------(4)
铁液质量热分析仪1利用热分析测量软件捕获铁液凝固时的初晶温度TL即为液相温度值，共晶温度TE即为固相温度值。将液相温度值与固相温度值的差值ΔT＝(TL-TE)代入共晶度计算公式(4)，即可计算出铁液共晶度：
Sc＝1-0.00000000157361936992(TL-TE)3
    -0.00000249120591067630(TL-TE)2
    -0.00154530704503284(TL-TE)
实施例1
本发明提供的铁液共晶度热分析系统主要用于铸铁生产。本实施例以球铁QT-500生产为例进行说明：球铁的共晶度目标值应设定为Sc＝1，此时铁液的熔点温度最低，流动性最好，缩孔率最低，工艺出品率最高，球状石墨分布均匀。
将球化、孕育完成后的球铁液注入热分析用高精度样杯2中，热分析用高精度样杯2将铁液凝固温度信号传送给铁液质量热分析仪1，如图3所示，铁液质量热分析仪1利用热分析测量软件捕获球铁液凝固时的液相温度值TL和固相温度值TE分别为1141.3度和1139.5度，然后利用共晶度计算公式计算出该铁液的共晶度并在其显示屏上进行显示。
Sc＝1-0.00000000157361936992(TL-TE)3
    -0.00000249120591067630(TL-TE)2
    -0.00154530704503284(TL-TE)
    ＝0.99721≈1.00
实施例2
本实施例以灰铁250生产为例进行说明：灰铁铁液的共晶度Sc决定灰铸铁的强度和缩孔率。因此灰铁的共晶度应根据灰铁的牌号决定：灰铁的牌号越高，要求凝固组织中的奥氏体枝晶越发达，铁液的共晶度越低。
将孕育完成后的灰铁铁液注入热分析用高精度样杯2中，热分析用高精度样杯2将铁液凝固温度信号传送给铁液质量热分析仪1，如图4所示，铁液质量热分析仪1利用热分析测量软件捕获灰铁铁液凝固时的液相温度值TL和固相温度值TE分别为1206.6度和1141.3度，然后利用共晶度计算公式计算出该铁液的共晶度并在其显示屏上进行显示。
Sc＝1-0.00000000157361936992(TL-TE)3
-0.00000249120591067630(TL-TE)2
-0.00154530704503284(TL-TE)
＝0.888031≈0.89。

Claims (1)

1.一种铁液共晶度热分析系统，其特征在于：所述的铁液共晶度热分析系统包括相互连接的铁液质量热分析仪(1)和热分析用高精度样杯(2)；其中铁液质量热分析仪(1)中安装有热分析测量软件，热分析用高精度样杯(2)将铁液凝固温度信号传送给铁液质量热分析仪(1)，铁液质量热分析仪(1)利用热分析测量软件捕获铁液凝固的液相温度和固相温度值，然后利用共晶度计算公式计算出铁液共晶度并进行显示；
所述的铁液质量热分析仪(1)和热分析用高精度样杯(2)之间通过补偿导线相连；
所述的共晶度计算公式为：
Sc＝1-0.00000000157361936992(TL-TE)3
-0.00000249120591067630(TL-TE)2
-0.00154530704503284(TL-TE)
其中TL为铁液凝固时的初晶温度值，即液相温度值，TE为共晶温度值，即固相温度值。
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