SU1350611A1 - Способ определени химического состава чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при опр.еделении содержани  С, SI и СЕ в чугуне. Цель изобретени  - повышение точности определени  углерода, кремни  в чугуне.и его углеродного эквивалента методом термического анализа Новый способ определени  температур начала и конца кристаллизации чугуна включает измерение температуры охлаждени  сплава во времени, фик- сироваюте кривой кристаллизации во времени 5 определение скорости изменени  температуры пробыр установление по ней скорости охлаждени  расплава и скорости охлаждени  закристаллкзо- . вавшегос  металла5 определение температуры начала кристаллизации по от- с11онению скорости охлажд.ени  пробы от скорости охлаждени  расплава, а температуру конца кристаллизации определ ют по пересечению кривой ско- Р ости охлаждени  пробы с кривой скорости охлаждени  закристаллизовавшегос  металла. Определение скорости , изменени  температуры -пробы позвол ет повысить точность определени  С, Si и СЕ, 2 ил., 1 табл. §

Description

1-1

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке способов определени  температур начала и конца кристаллизации методом терми- ческого анализа.

ЦелБ изобретени  - повышение точности определени  содержани  углерода , кремни  и углеродного эквивалента в чугуне о

Предлагаемый способ заключаетс  в том, что после фиксировани  температуры охлаждени  и кристаллизации пробы дополнительно измер ют скорост изменени  температуры пробы, по ней устанавливают скорость охлаждени  расплава до начала кристаллизации и скорость охлажл;ени  закристаллизовавшегос  металла, температуру начала кристаллизации определ ют по от- клонению скорости охлаждени  пробы, от скорости охлаждени  расплава, а температуру конца кристаллизации - по пересечению кривой скорости охлаждени  пробы с кривой скорости закристаллизовавшегос  металла

Пример., Из расплава отбира- ют пробу и при помощи термопары фиксируют кривую охлаждени  в интервале 1500-950 С. Фиксирование температуры пробы начинаетс  раньтеj чем она достигает температуры ликвидус, и заканчиваетс  позже достижени  температуры .солидус,

На фиг„ приведена крква  охлаждени  металла; на фиг,2 - крива  скорости изменени  температуры,

Крива  охлаждени  металла состоит из трех интервалов охлажд€;ни  - ин- тервала охлаждени  жидкого металла, не претерпевшего никаких фазовых изменений (О, интервала кристаллизации металла (2), интервала последующего охлаждени - уже закристаллизо- вавшегос  металла (3),

Началом кристаллизации  вл етс  тот момент времени, с которого крива  охлаждени  пробы начинает отклон тьс  от закона oxлaждe ш; , Закон охлаждени  представл ет собой кривую по которой должен бы охлаждатьс  расплав, если бы он не ис1а тывал структурных изменений. Концом же кристаллизации  вл етс  тот момент времени, с которого крива  охлаждени пробы снова измен етс  по закону ох- лаждени , что значит, что все фазовые превращени  произошли и термоП2

пара фиксирует охлаждение закристаллизовавшейс  пробы.

На фиг.1 показаны идеальна  крива  (а) охлаждени  пробы металла, реальна  крива  (б) охлалсдени , снимаема  термопарой, и крива  закона охлаждени  (в)

Реальна  крива  (б) не така  гладка , что св зано с тем, что приборы (термопара, вольтметр и т,До) допускают определенные погрешности. В св зи с этим возникают трудности в нахождении моментов времени, харак- теризуюпщх Начало и конец кристалли- 3 ации.

В предлагаемом способе определе-; ни  начала и конца кристаллизации после измерени  температуры охлаждени  во времени и фиксировани  температуры кристаллизации во времени (крива  б) измер ют скорость изменени  температуры расплава, т.е, рассчитывают ее по кривой охлаждени  при помопщ формулы

J-Tl i.,) Т (;)

LT

)

а г

- О

з ь к 1к+ТУ {2кТ1У

где Т (Т;) - значение скорости нени  температуры в момент времени ,- сглаженное К раз;

Т (S ,.) - значение температуры в момент времени Г; ; К - число значений температуры ,, по которым производитс  сглаживание (при фиксировании кривой охлаждени  чугуна достаточно брать ); Л - интервал времени между фиксируемыми значени ми температуры

Крива  1 скорости изменени  температуры , полученна  таким образом показана на фиг,2, откуда видно, что началу кристаллизации соответствует момент времени, когда крива  скорост изменени  температуры начнет отклон тьс  от производной закона охлаждени  (фиг.2). Крива  2 производной закона охла ;дени  определ етс  следу ющим образом.

Выбираютс  дес :ть точек на кривой скорости изменени  температуры Т ( Е ;) Т ()°° Т ( - ю) таким образом.

что Т (, ) Т

Т (,о),

причем эти значени  скорости измене313506

ни  температуры берутс  последовательно и так, чтобы они превьшали значе- ние скорости изменени  температуры . начала кристаллизации. Использу  значени  скорости изменени  температуры в точках т ( г;,) и ) рассчитываетс  производна  закона охлаждени  на данном интервале по формуле

г

1

--Х.-с

(2)

где 71. Hei.. - параметры, характеризующие охлаждение расплава . Параметры Tv, и oi;n определ ютс  по

формулам

TV

,Г ( )

lD:iiK« iI

(3)

. I 15i)

«-:,- 1- Л,г, )

где Т (t, ) и т (ю) значени  скорос-25

ти изменени  температуры в моменты времени

и с

40

ветственно Определив таким образом производную закона охлаждени , т.е. скорость охлаждени  расплава до момента начала кристаллизации, определ ют момент начала кристаллизации. Дл  этого выбирают определенную погрешность ,S, которой определ етс  момент начала кристаллизации , равную 0,7 (это св зано с тем, что крива  скорости изменени  температуры на этом участке недостаточно гладка  из-за приборных шумов)о Далее составл етс  неравенство

(т) -т (т)).У, .

где Tjj,( C ) и Т () - значени  производной закона рхT (J + I-ij i..llibLf.r

Ь

к-9 - к

. f c-T

Ч

где т (€ ,.) и т () значени  ско- Далее составл етс  неравенство

рости измене- ,:

(т () - т ())(,

(т () - т ())(,

(6)

gg

где G - нова  погрешность,

котора  намного меньше

предыдущей;

506

10

15

20

-25

30 .

35

40

45

11

лаждени  и скорости изменени  температуры пробы в один и тот же момент времени Г

После этого провер ют удовлетвор ет ли данному неравенству значение скорости изменени  температуры и производной закона охлаждени  в момент времени , . Если они не удовлетвор ют неравенству (4), рассматриваетс  следующа  пара значений скорости изменени  температуры и производной закона охлаждени  и т.д.. до тех пор, пока в очередной момент времени С рассматриваема  пара значений T.() и ) будет удовлетвор ть неравенству (4). Это означает то, что крива  скорости изменени  температуры отклонилась от кривой производной закона охлаждени  более, чем на о , следовательно, началс  период кристаллизации. Момент начала кристаллизации определен с погрешностью S , но данна  погрешность нелика (т.е. процесс кристаллизации начинаетс  немного раньше), Уточнение определени  момента начала кристаллизации производитс  следующим образом.

Определив значение скорости изменени  температуры,при котором выполн етс  неравенство (4), рассматривают следующие дес ть значений скорости изменени  температуры Т (к,) , Т (K.,) , „., Т (.q), где ) значение скорости изменени  температуры, при котором выполн етс  неравенство (4), причем эти значени  берутс  таким образом, что Т (i) : Т ( ) «« т (Т|.), и все они располагаютс  последоБательно. Пс значени м Т ( о ) и Т ( ) в моменты времени Г и с .д соответственно строитс  пр ма  3 (фиг.2),

-ij i..llibLf.r

Ь

к-9 - к

. f c-TJ

Ч

,:

(т () - т ())(,

(6)

13

пр ( ) значение построенной

пр мой в данн1)1й момент времени;

Т (о) - значение производной закона охлаждени  в данный момент времени. Опыт показывает, что новое значение погрешности б в данном случае можно выбрать равным 0,1.

После этого провер етс  удовлетво- р ют ли данному неравенству значени  скорости изменени  температуры охлаждени 

Если значение Т ( не удовлет- вор ет неравенству (6), рассматриваетс  следующее значение Т ( Сц.,) и т,До до тех пор, пока очередное рассматриваемое значение Т (i п) не будет удовлетвор ть неравенству (6), Это означает, что крива  скорости изменени  температуры пробы отклонилась от построенной пр мой на Ojl (оптимальные значени  (j лежат в интервале 0,1 - О,2)о Таким образом момент начала кристаллизации .определен более конкретно. Иллюстраци  данного этапа определени  приведена на фиг,2,, Момент конца кристаллизации определ етс  ан,апогично,

Рассматриваетс  значение скорости изменени  температуры пробы в конце зафиксированной кривой охлаждени  т (,() о Далее рассматриваютс  предшествующие двадцать-значений Т (€,,,.,) Т () ,0009 Т ( S,j.,q) которые выбираютс  таким образом, чтобы они были заведомо меньше значени  скорости изменени  температуры пробы в конце зафиксированной кривой охлаждени  и следовали друг за другом. Использу  значени  скорости изменени  температуры Т (м) и Т (.9) в моменты времени с ш , соответственно, рассчитываетс  производна  закона охлаж- дени  на интервале (фиг, 1) по формуле

(е) .. oi.

--л,

(7)

1

где , и те, параметры, характеризующие охлаждение закристаллизовавшегос  металла .

Параметры э(.1.ц определ ютс  по формулам

l (-NHi)

iDiiifiL:.

н 1„Йм-.а1

т 1

I - N-1

(8)

(8)

Определив таким образом производную закона охлаждени  на данном интервале , определ ют момент конца кристаллизации, который представл ет собой пересечение производной закона охлаждени  и кривой скорости изменени  температуры пробы, т„е, одновременно рассматриваютс  значение скорости изменени  температуры про- бь и соответствующее данному моменту времени значение производной закона охлаждени . Если эти значени  не равны, рассматриваетс  следующа  пара значений;, предшествующа  даннойs Така  процедура начинаетс  с рассмотрени  значени  скорости изменени  температуры в конце зафиксированной кривой и соответствующего ему значени  производной закона охлаждени  и заканчиваетс  в тот момент, когда значени  скорости изменени  температуры и производной закона охлаждени  станов тс  равн1 ми. Данный момент времени и соответств.ующа  ему температура пробы считаютс  моментом времени и температурой конца кристаллизации (фиго2).

Результаты сравнительного анализа определени  температур начала и кон- ца кристаллизации чугуна, определенные по известному и пре,цлагаемому . способам, а также результаты выделени  содержани  С, Si и СЕ и данные химического анализа приведены в таблице

Как следует из таблицы, предп зга- емый способ обеспечивает повышенную точность определени  Si, уменьша  погрешность с до 1р58- 2,66%5 и Cj уменьша  погрешность с 3,5-16,6% до 0,,86%o Уменьшаетс  также погрешность определени  углеродного эквивалентао

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  химического состава чугуна, включа эщий измерение температуры охлаждени  сплава зо времени,, фиксирование кривой ;рис- таллизации, определение температур начала и конца кристаллизацрю и определение кимического состава спла7 (Г|

   . /

   фиг. 2

   о т л и ч

   10 а ю щ и и с

     тем.

   что, с целью повьшени  точности определени  содержани  углерода, кремни  к углеродного эквивалента в чугуне, после фиксировани  температуры о шаждени  и кристаллизации дополнительно определ ют скорость изменени  температуры пробы, устанавливают по ней скорость охлаждени  закристаллизовавшегос  металлаj температуру начала кристаллизации определ ют по отклонению скорости охлаждени  пробы от скорости охпажд.е- ни  металла,; а температуру конца кристаллизации определ ют по пересечению кривой скорости охлаждени  пробы с кривой скорости охлаждени  закристаллизовавшегос  металла.

   ВНИИГШ Заказ 5281/46Тираж 776 Подписное

   Произв.,-полигр пр-тие г.. Ужгород, ул.. Проектнс .Я; 4