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碳硅分析儀技術(shù)應(yīng)用于工廠爐前控制

[2013/1/6]

　　固然理論碳硅分析儀技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，但由于要求使用者具有一定的理論水平和相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就我國(guó)鑄造企業(yè)實(shí)際職員的素質(zhì)和知識(shí)結(jié)構(gòu)情況而言，還很難達(dá)到，目前還主要應(yīng)用在測(cè)量鑄鐵白口化冷卻曲線，通過TL、TE的數(shù)值推算[C]、[Si]含量的層面上，在使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些理論和操縱上的困惑與失誤，比較典型的題目，有如下幾點(diǎn)：

　　①、過冷失敗的處理：在使用HXD-2C型碳硅分析儀技術(shù)分析鐵水成份過程中，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)鐵水在共晶凝固過程中不能按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，呈現(xiàn)共晶溫度過冷現(xiàn)象，無法正確判定共晶溫度致使測(cè)量失敗，其原因是主要由于，鐵水中含有如Fe、Ti、Si、C等未完全熔化的微小顆粒，在凝固時(shí)抵消了Te無素的白口化傾向，起到形核核心的作用。消除此現(xiàn)象方法可采取增加Te加進(jìn)量，進(jìn)步鐵水溫度、延長(zhǎng)保溫時(shí)間，使未完全融化的合金微小顆粒充分熔化。

　、、鐵水碳當(dāng)量、[C]、[Si]含量測(cè)量范圍的認(rèn)定：從丈量原理上講，碳硅分析儀儀器只能丈量共晶鐵水，過共晶鐵水由于先凝固的初生相為石墨，開釋的結(jié)晶潛熱不規(guī)律，在冷卻曲線上無明顯特征點(diǎn)，無法快速正確的在爐前判定出初晶溫度TL，所以根據(jù)冷卻曲線無法正確計(jì)算出鐵水的C、Si含量，這里所說的過共晶鐵水的概念與一般理解的過共晶不同，鐵碳相圖上鐵水的共晶點(diǎn)的碳含量約為4.30%，但由于實(shí)際鐵水中的共晶點(diǎn)確認(rèn)碳硅分析儀儀所能夠測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量，Si元素有降低共晶凝固溫度，進(jìn)步鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量的作用，同時(shí)樣杯中添加的碲元素使鐵水按照亞穩(wěn)定系白口方式凝固，也使鐵水的共晶凝固溫度進(jìn)一步降低，高鐵水共晶點(diǎn)碳當(dāng)量，所以碳硅分析儀儀所能測(cè)量的鐵水碳當(dāng)量遠(yuǎn)大于理想狀態(tài)時(shí)的4.32%的范圍，根據(jù)Si%含量及其他元素的不同其碳當(dāng)量的測(cè)量上限可以達(dá)到4.83%。C、Si含量的測(cè)量范圍由鐵水凝固過程中的初晶溫度TL和共晶溫度TE決定，只要冷卻曲線可以正確判定出TL和TE，就可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公司推算出其C、Si元素的含量。但由于某一鐵水Si%、C%組合不同，其測(cè)量范圍與理論上測(cè)量范圍有一點(diǎn)誤差。

　、邸y(cè)量誤差原因分析：由前面的論述可以看出碳硅分析儀法在爐前鐵水控制的應(yīng)用是一種基于成份當(dāng)量的過程控制，并非嚴(yán)格意義上的成份測(cè)量方法，其對(duì)于成份的丈量的依據(jù)是理想狀態(tài)Fe-C-Si三元素相圖，實(shí)際生產(chǎn)過程中的鐵水與理想狀態(tài)的Fe-C-Si三元素相圖所依據(jù)鐵水間的差異必然會(huì)傳遞到成份測(cè)量過程中，影響成份測(cè)量的精度，固然對(duì)于穩(wěn)定的差異所造成的誤差可以通過修正系數(shù)加以修正，但對(duì)于鐵水中除C和Si元素外的其他元素的波動(dòng)所造成的誤差則沒有有效的修正措施，這一點(diǎn)實(shí)際測(cè)量時(shí)需引起注重，在原材料不穩(wěn)定予以考慮。

　　對(duì)于普通碳硅分析儀系統(tǒng)來講也是如此，普通碳硅分析儀器只進(jìn)行白口凝固冷卻曲線測(cè)定，通過捕捉到初晶溫度TL、共晶溫度TE這兩個(gè)特征點(diǎn)，由內(nèi)裝的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出碳當(dāng)量[CE]、碳含量[C]、硅含量[Si]，需要說明的是：鐵水成份碳硅分析儀儀報(bào)告的[C]、[Si]含量是鐵水中所有元素對(duì)TL、TE綜合作用效果，等效[C]、[Si]元素對(duì)TL、TE作用效果的報(bào)告。這里面即包含了[C]、[Si]元素的作用，還包含了其他石墨化，反石墨化元素的綜合作用。更正確的講是[C]、[Si]成份的含量，其數(shù)值與常規(guī)化學(xué)分析方法分析出碳含量C%、硅含量Si%是有差別的。

　　盡管諸多的因素對(duì)TL、TE都有著不同程度的影響，但影響最大的是[C]、[Si]這兩個(gè)元素。在常規(guī)條件下調(diào)整TL、TE最方便的方法、也是調(diào)整這兩個(gè)元素的含量。因此要獲得預(yù)想的組織和性能，只要調(diào)整[C]、[Si]這兩個(gè)元素的含量，就能夠?qū)L、TE整定到滿足組織形成成份條件。在鐵水中除了碳[C]、硅[Si]兩大成份以外、還存在著多種微量元素，在鐵水中這些微量元素有著各自不同的作用方法(石墨化、反石墨化等)。各元素在不同的含量下又有著不同的作用程度。這些元素互相融合，互相反應(yīng)以后，對(duì)備自的作用程度有著抵消和增強(qiáng)。鐵水成份碳硅分析儀由TL、TE推算出來的[C]、[Si]含量，是鐵水中的[C]、[Si]元素綜合了其他元素的作用以后所能表現(xiàn)出實(shí)際效果的含量。因此當(dāng)鐵水中其他的成份、含量發(fā)生變化時(shí)碳硅分析儀測(cè)報(bào)的[C%]、[Si%]的有效含量就會(huì)發(fā)生變化。