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炉前铁水热分析仪在铸铁领域的应用方法与策略
铁水成份炉前快速热分析技术是以铸铁组织形成过程的凝固温度曲线为被测对象，由计算机对凝固温度曲线进行解析，从而计算出铁水的碳当量(CE％)，碳含量(C％)硅含量(Si％)等指标的铸铁炉前快速分析技术，测量精度可以达到CEI0.10％、CI0.05％、SiI0.10％。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。20世纪90年代中期随着世界产业结构的转移，一些发达国家的厂商来我国采购铸件或投资建厂，为了获得高品质的铸件，把他们依赖的热分析技术也带进中国来，使热分析仪的应用首先在独资，合资和生产出口铸件的工厂展开，并取得很好的经济效益和社会效益。由于外商铸造企业的示范效应和热分析生产厂商的大力推广，在近十年时间内使热分析技术应用迅速普及。虽然热分析技术目前发展形势很快，但对于我国整个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，理论认识上有一定误区，使用过程中还存在一定问题，主要需要在以下几个方面加以改进：


1、认识热分析技术的特点，使其在实际生产中充分发挥作用


我们从事铸造技术工作的人员都知道铁碳平衡相图，它是我们从事金属材料研究与生产的基础工具，它给出了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，与单纯使用以成分为基础的铁碳平衡相图进行生产分析与控制相比减少了一个环节，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。


2、掌握铁水成份、性状与铁水质量的关系


许多研究证明影响铁水质量的因素除成分外，铁水性状也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，这种性状以铁水成份为基础条件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。但性状对铁水质量的影响如果使用常规的基于成分的分析方法我们无法加与区别。对于基于过程测定的热分析法来讲，由于其测定的是铁水动态凝固的一个完整过程，通过对不同测定过程进行对比分析，即可区分出这种性状的不同，从而为我们研究铁水性状对铸件质量的影响提供了一种有利的定量分析工具。使用日本撒布浪斯公司的热分析仪TCS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，即证明了铁水质量并不是只与成分有关，要获得高质量的铁水需要进行多种因素综合控制。


对于普通热分析系统来讲也是如此，普通热分析仪器只进行白口凝固冷却曲线测定，通过捕捉到初晶温度TL、共晶温度TE这两个特征点，由内装的计算机程序计算出碳当量[CE]、碳含量[c]、硅含量[Si]，需要说明的是：铁水成份热分析仪报告的[C]、[Si]含量是铁水中所有元素对TL、TE综合作用效果，等效为[C]、[Si]元素对TL、TE作用效果的报告。这里面即包含了[C]、[Si]元素的作用，还包含了其他石墨化、反石墨化元素的综合作用。更准确的讲是[C]、[Si]成份的有效含量，其数值与常规化学分析方法分析出碳含量C％、硅含量Si％是有差别的。


尽管诸多的元素对TL、TE都有着不同程度的影响，但影响最大的是[C]、[Si]这两个元素。在常规条件下调整TL、TE最方便的方法，也是调整这两个元素的含量。因此要获得预想的组织和性能，只要调整[C]、[Si]这两个元素的含量，就能够将TL、TE整定到满足组织形成的成份条件。


在铁水中除了碳[C]、硅[Si]两大成份以外，还存在着多种微量元素，在铁水中这些微量元素有着各自不同的作用方向(石墨化．反石墨化等)。各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。铁水成份热分析仪由TL、TE推算出来的[C]、[Si]含量，是铁水中的[C]、[Si]元素综合了其他元素的作用以后，所能表现出实际效果的含量。因此当铁水中其他的成份、含量发生变化时，热分析仪测报的[C]、[Si]的有效含量就会发生变化。


根据以上分析可以看出，热分析技术所测定出的铁水冷却曲线，除通过由TL、TE的数值推算出[C]、[Si]含量进行定量监控外，通过对冷却曲线状态的监控，还可以用于定性的监控铁水的温度、包晶反映、过氧化等现象。