CN202189008U - 铸铁硬度在线预测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型铸铁硬度在线预测系统，涉及铸铁材料硬度的在线预测，是一种热分析仪测量结果结合光谱仪测量结果对铸铁硬度进行在线预测的系统，包括热分析部分和光谱仪部分，其中热分析部分主要包括铁水质量热分析仪、热分析样杯和补偿导线，所述铁水质量热分析仪主要由主机、无线电接收装置和预测硬度软件构成，光谱仪部分主要包括光谱仪、PC机、发送测量结果软件和无线电发送装置，无线电发送装置与无线电接收装置之间通过无线传输进行铁水成分数据传递，所预测铸铁硬度值与铁水浇注的铸铁试块实测硬度值比较，相关系数达0.98以上，高于现有技术预测铸铁硬度值的相关系数的精度，在节能、减排和提高资源利用率方面有明显的经济和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型的技术方案涉及铸铁材料硬度的在线预测，具体地说是铸铁硬度在线预测系统。
背景技术
铸铁产品的材质是以强度和硬度等机械性能符合要求为交货条件。硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。而传统的铸铁材质硬度实验要等浇注试块开箱冷却、抛丸清砂、磨掉表面的氧化层后方可进行测量。待到发布硬度实验报告时，铸铁产品早已铸就。因此在浇注前预测出铸铁材质的硬度，将铁水质量调整到铸铁产品符合交货条件的状态，即可保证生产的铸铁产品材质全部合格，以提高资源利用率，还节省了从在制品中分检材质废品的工作。因此在铸铁生产中采用材质在线预测方法是生产中迫切需要的提高产品质量的手段。
现有在线预测铸铁材质硬度的方法是采用铁水质量热分析仪测量出的凝固铁水的相变特征参数来预测铸铁硬度，所预测的铸铁材质硬度值与铁水浇注的铸铁试块在试验机上实测的硬度值进行比较，相关系数仅能达到0.6。虽然有些版本的热分析仪在预测中使用了输入合金含量的方法，但预测的铸铁材质的硬度值与铁水浇注的铸铁试块在试验机上实测的硬度值比较，相关系数也没能达到0.8。由于影响铸铁材质硬度的因素包括：化学成份、冷却速度和核心量三大要素，因此现有技术单独使用热分析凝固铁水的相变特征参数的方法进行铸铁硬度在线预测，存在着预测结果的相关系数的精确度不高的缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供铸铁硬度在线预测系统，将系统中的光谱仪检测出的铁水化学成分数据通过无线电传输装置传输给系统中的铁水质量热分析仪，该铁水质量热分析仪在收到铁水化学成分数据之后，结合自身测量出的凝固铁水的相变特征值参数，即时预测出上述铁水的浇注铸铁试块的硬度值，其预测结果的相关系数的精度高于现有技术的预测结果的相关系数。该系统所预测铸铁硬度值与铁水的浇注铸铁试块在试验机上实测的硬度值比较，相关系数达0.98以上。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：铸铁硬度在线预测系统，是一种热分析仪测量结果结合光谱仪测量结果对铸铁硬度进行在线预测的系统，包括热分析部分和光谱仪部分，其中热分析部分主要包括铁水质量热分析仪、热分析样杯和补偿导线，所述铁水质量热分析仪主要由主机、无线电接收装置和预测硬度软件构成，光谱仪部分主要包括光谱仪、PC机、发送测量结果软件和无线电发送装置；发送测量结果软件安装在光谱仪部分的PC机中，该PC机通过com口和数据线与安置在光谱仪上面的无线电发送装置连接，安置在铁水质量热分析仪内的无线电接收装置，用数据线与铁水质量热分析仪的主机相连接，铁水质量热分析仪的预测硬度软件安装在铁水质量热分析仪的主机内，热分析样杯通过补偿导线与铁水质量热分析仪连接，无线电发送装置与无线电接收装置之间通过无线传输进行铁水成分数据的传递。
上述铸铁硬度在线预测系统，所述光谱仪部分的发送测量结果软件的作业流程是：开始检测→每隔1分钟检测光谱仪成分数据库有无更新→无，返回开始检测；有→自动复制光谱仪成分数据库最新一行数据到发送测量结果软件的数据表至完成发送数据的置入→将发送软件数据表中的数据经光谱仪PC机com口发送给无线电发送装置→无线电发送装置将数据进行无线电发送→检测是否有无线电接收装置发送的返回信号？→无，返回无线电发送装置将数据进行无线电发送；有→清除缓存→返回开始检测。
上述铸铁硬度在线预测系统，所述热分析仪的预测硬度软件的作业流程是：
A阶段开始→每隔250毫秒接收热分析样杯传来的温度信号→将温度信号转换出凝固铁水相变特征值参数→仅使用凝固铁水相变特征值参数进行铸铁硬度值的初步预测→预测结果送测量界面硬度显示栏→初步显示铸铁硬度值→转入B阶段流程。
B阶段开始→每隔250毫秒检测光谱仪传入的铁水成分测量结果→热分析仪测量界面工作状态栏显示是否收到铁水成分测量结果；否→返回B开始；是→检查数据是否正确→否，返回B开始；是→使用凝固铁水相变特征值参数结合传入的铁水化学成分数据预测最终硬度值→综合预测结果送测量界面硬度显示栏→刷新热分析仪测量界面并显示最终预测硬度值。
上述铸铁硬度在线预测系统的工作过程如下：
用样勺舀取被测铁水浇入热分析样杯中，热分析样杯将铁水凝固温度转换成热电势，经补偿导线传送给铁水质量热分析仪，测量出凝固铁水相变特征值参数，该凝固铁水相变特征值参数即时被铁水质量热分析仪的主机用于初步预测铸铁硬度值；同时再向激冷模浇入被测铁水以获得光谱仪检测成分用的白口化试片，由光谱仪分析该白口化试片，并获得被测铁水的铁水化学成分数据，该铁水化学成分数据由光谱仪的发送测量结果软件编程后经PC机的com口和数据线传送给无线电发送装置；无线电发送装置在收到该铁水化学成分数据后，按与无线电接收装置的通讯协议进行数据格式转换，在侦测到空中没有同频率无线电信号时，重复进行上述铁水化学成分数据的无线电发送直至收到返回信号，无线电接收装置在收到无线电发送装置传送的铁水化学成分数据后，进行数据处理、检验和判断所接收到的数据是否正确，校验合格后发出收到数据的返回信号给无线电发送装置，并将这些数据传送给铁水质量热分析仪的主机，铁水质量热分析仪的主机在收到上述铁水化学成分数据后进行存储；铁水质量热分析仪的主机结合其存储的凝固铁水相变特征值参数和铁水化学成分数据，在综合了影响凝固组织的三大要素之后，按智能回归的解析方程进行运算处理，在线预测出该铁水的浇注铸铁试块的布氏硬度值，在线预测铸铁硬度值与该铁水的浇注铸铁试块在试验机上实测的硬度值比较，相关系数可高达0.98以上。
上述铸铁硬度在线预测系统，所涉及的所有元器件均是本技术领域的技术人员所熟知的，可以通过商购获得；所涉及的所有元器件的安装和连接方法也是本技术领域的技术人员所熟知的；上述铸铁硬度在线预测系统的工作过程中的操作和处理方法是本技术领域的技术人员所能掌握的；无线电发送装置与无线电接收装置之间通过无线电波进行信号的传递的设置和方法也是本技术领域的技术人员所熟知的。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型铸铁硬度在线预测系统所预测的铸铁硬度值的相关系数的精度远高于用现有技术即单独使用热分析仪或光谱仪所预测的铸铁硬度值的相关系数的精度。采用本实用新型铸铁硬度在线预测系统所预测铸铁硬度值与铁水浇注的铸铁试块的实测硬度值比较，相关系数达0.98以上。在铁水浇注前就获得准确的铸件材质的硬度值，可从根本上消除铸件材质硬度废品的发生，可在节能、减排和提高资源利用率方面产生明显的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型铸铁硬度在线预测系统的构成示意图。
图2是本实用新型的热分析部分测量凝固铁水的相变特征参数的工作流程示意图。
图3是本实用新型的热分析部分中无线电接收装置与铁水质量热分析仪的主机的连接示意图。
图4是本实用新型的光谱仪部分的发送测量结果软件的作业流程图。
图5是本实用新型的热分析仪的预测硬度软件的作业流程图。
图中，1.铁水质量热分析，2.光谱仪，3.无线电接收装置，4.无线电发送装置，5.PC机，6.热分析样杯，7.补偿导线，8.铁水质量热分析仪的主机，A.热分析部分，B.光谱仪部分。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本实用新型铸铁硬度在线预测系统包括热分析部分(A)和光谱仪部分(B)，其中热分析部分(A)主要包括铁水质量热分析仪(1)、热分析样杯(6)和补偿导线(7)，无线电接收装置(3)安置在铁水质量热分析仪(1)内，热分析样杯(6)通过补偿导线(7)与铁水质量热分析仪(1)连接，光谱仪部分(B)包括光谱仪(2)、PC机(5)和无线电发送装置(4)，PC机(5)通过com口和数据线线与安置在光谱仪(2)上面的无线电发送装置(4)连接，无线电发送装置(4)与无线电接收装置(3)之间通过无线传输进行铁水成分数据的传递。
图2所示实施例表明，本实用新型的热分析部分(A)测量凝固铁水的相变特征参数的的工作流程是：被测的铁水被浇入热分析样杯(6)中，热分析样杯(6)将铁水凝固温度转换成热电势，经补偿导线(7)传送给铁水质量热分析仪(1)，由铁水质量热分析仪(1)测量出凝固铁水的相变特征参数。
图3所示实施例表明，安置在铁水质量热分析仪(1)内的无线电接收装置(3)，用数据线连接铁水质量热分析仪的主机(8)。
图4所示实施例表明，本实用新型的光谱仪部分(B)的发送测量结果软件的作业流程是：开始检测→每隔1分钟检测光谱仪成分数据库有无更新→无，返回开始检测；有→自动复制光谱仪成分数据库最新一行数据到发送测量结果软件的数据表至完成发送数据的置入→将发送软件数据表中的数据经光谱仪PC机com口发送给无线电发送装置→无线电发送装置将数据进行无线电发送→检测是否有无线电接收装置发送的返回信号？→无，返回无线电发送装置将数据进行无线电发送；有→清除缓存→返回开始检测。
图5所示实施例表明，本实用新型的热分析仪(1)的预测硬度软件的作业流程是：
A阶段开始→每隔250毫秒接收热分析样杯传来的温度信号→将温度信号转换出凝固铁水相变特征值参数→仅使用凝固铁水相变特征值参数进行铸铁硬度值的初步预测→预测结果送测量界面硬度显示栏→初步显示铸铁硬度值→转入B阶段流程。
B阶段开始→每隔250毫秒检测光谱仪传入的铁水成分测量结果→热分析仪测量界面工作状态栏显示是否收到铁水成分测量结果；否→返回B开始；是→检查数据是否正确→否，返回B开始；是→使用凝固铁水相变特征值参数结合传入的铁水化学成分数据预测最终硬度值→综合预测结果送测量界面硬度显示栏→刷新热分析仪测量界面并显示最终预测硬度值。
实施例
按照图1和图3组装成一种热分析仪结合光谱仪测量结果对铸铁硬度进行在线预测的系统，即本实用新型铸铁硬度在线预测系统。该系统的工作过程如下：
用样勺舀取被测铁水浇入热分析样杯(6)中，热分析样杯(6)将铁水凝固温度转换成热电势，经补偿导线(7)传送给铁水质量热分析仪(1)，测量出凝固铁水相变特征值参数，该凝固铁水相变特征值参数即时被铁水质量热分析仪的主机(8)用于初步预测铸铁硬度值；同时再向激冷模浇入被测铁水以获得光谱仪(2)检测成分用的白口化试片，由光谱仪(2)分析该白口化试片，并获得被测铁水的铁水化学成分数据，该铁水化学成分数据由光谱仪(2)的发送测量结果软件编程后经PC机(5)的com口和数据线传送给无线电发送装置(4)；无线电发送装置(4)在收到该铁水化学成分数据后，按与无线电接收装置(3)的通讯协议进行数据格式转换，在侦测到空中没有同频率无线电信号时，重复进行上述铁水化学成分数据的无线电发送直至收到返回信号，无线电接收装置(3)在收到无线电发送装置(4)传送的铁水化学成分数据后，进行数据处理、检验和判断所接收到的数据是否正确，校验合格后发出收到数据的返回信号给无线电发送装置(4)，并将这些数据传送给铁水质量热分析仪的主机(8)，铁水质量热分析仪的主机(8)在收到铁水化学成分数据后进行存储；铁水质量热分析仪的主机(8)结合其存储的凝固铁水相变特征值参数和铁水化学成分数据，在综合了影响凝固组织的三大要素之后，按智能回归的解析方程进行运算处理，在线预测出该铁水浇注的铸铁试块的布氏硬度值，在线预测铸铁硬度值与该铁水的浇注铸铁试块在试验机上实测的硬度值比较，相关系数可高达0.98以上。
上述实施例中所涉及的所有元器件均是本技术领域的技术人员所熟知的，可以通过商购获得；所涉及的所有元器件的安装和连接方法也是本技术领域的技术人员所熟知的；上述铸铁硬度在线预测系统的工作过程中的操作和处理方法是本技术领域的技术人员所能掌握的；无线电发送装置与无线电接收装置之间通过无线电波进行信号的传递的设置和方法也是本技术领域的技术人员所熟知的。
Claims (1)
1.铸铁硬度在线预测系统，其特征在于：是一种热分析仪测量结果结合光谱仪测量结果对铸铁硬度进行在线预测的系统，包括热分析部分和光谱仪部分，其中热分析部分主要包括铁水质量热分析仪、热分析样杯和补偿导线，所述铁水质量热分析仪主要由主机、无线电接收装置和预测硬度软件构成，光谱仪部分主要包括光谱仪、PC机、发送测量结果软件和无线电发送装置；发送测量结果软件安装在光谱仪部分的PC机中，该PC机通过com口和数据线与安置在光谱仪上面的无线电发送装置连接，安置在铁水质量热分析仪内的无线电接收装置，用数据线与铁水质量热分析仪的主机相连接，铁水质量热分析仪的预测硬度软件安装在铁水质量热分析仪的主机内，热分析样杯通过补偿导线与铁水质量热分析仪连接，无线电发送装置与无线电接收装置之间通过无线传输进行铁水成分数据的传递。
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| CN102313701A (zh) * | 2011-08-29 | 2012-01-11 | 天津普瑞赛斯软件开发有限公司 | 铸铁硬度在线预测系统 |
| CN104991047A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 乔治费歇尔汽车产品(昆山)有限公司 | 一种铁水成分确认方法 |
| CN112834561A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 南京谱德仪器科技有限公司 | 一种铸铁热分析仪及其工作方法 |
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