雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置，其中裝置包括雙型腔分析樣杯、熱電偶、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器；雙型腔分析樣杯中的一個型腔內(nèi)涂有轉(zhuǎn)移涂料，轉(zhuǎn)移涂料中含有銻的強反球化或反蠕化元素；熱電偶分別置于雙型腔分析樣杯的兩個型腔中，并與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器通過熱電偶采集兩個型腔中的鐵液的溫度數(shù)值，并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；數(shù)據(jù)處理器對所采集的溫度數(shù)值進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。本實用新型能準(zhǔn)確、快速地檢測出球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的球化率或蠕化率，具有分析速度快、分析結(jié)果準(zhǔn)確、不受生產(chǎn)條件和金屬爐料微量元素影響的優(yōu)勢，實現(xiàn)了高強度鑄鐵合金的爐前快速在線檢測的目的。
【專利說明】雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及球鐵或蠕鐵的分析領(lǐng)域，尤其涉及一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵均屬于高強度鑄鐵合金材料，其技術(shù)關(guān)鍵是通過球化處理或蠕化處理獲得球狀石墨或蠕蟲狀石墨，石墨形態(tài)的好壞直接關(guān)系到合金材料的機械性能，球化率和蠕化率是衡量石墨形態(tài)的兩個重要參數(shù)，而影響這些性能的因素包括化學(xué)成分、冷卻速度和球化處理或蠕化處理效果等。為了及時準(zhǔn)確掌握鑄鐵合金的性能必須進行爐前快速分析。傳統(tǒng)爐前分析方法主要有快速金相和熱分析方法兩種，快速金相準(zhǔn)確但周期長，熱分析速度快但不夠準(zhǔn)確，容易受到生產(chǎn)條件、微量元素和理論模型誤差的影響，誤差大，適應(yīng)性差。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中獲得球墨鑄鐵和螺墨鑄鐵的球化率和蠕化率周期長，不夠準(zhǔn)確的缺陷，提供一種能準(zhǔn)確、快速地檢測出球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的球化率或蠕化率，具有分析速度快、分析結(jié)果準(zhǔn)確、不受生產(chǎn)條件影響的雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析方法及裝置。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]提供一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置，包括雙型腔分析樣杯、熱電偶、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器；
[0006]所述雙型腔分析樣杯中的一個型腔內(nèi)涂有轉(zhuǎn)移涂料，所述轉(zhuǎn)移涂料中含有銻的強反球化或反螺化元素；
[0007]所述熱電偶分別置于所述雙型腔分析樣杯的兩個型腔中，并與所述數(shù)據(jù)采集器連接，所述數(shù)據(jù)采集器通過所述熱電偶采集兩個型腔中的鐵液的溫度數(shù)值，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器；
[0008]所述數(shù)據(jù)處理器對所采集的溫度數(shù)值進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。
[0009]本實用新型所述的裝置中，所述數(shù)據(jù)采集器和所述數(shù)據(jù)處理器之間通過數(shù)據(jù)信號線連接。
[0010]本實用新型所述的裝置中，所述雙型腔分析樣杯的造型材料為水玻璃砂。
[0011]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:
[0012]提供一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析方法，其基于上述裝置，該方法包括以下步驟:
[0013]S1、將含有銻的強反球化或反蠕化元素的轉(zhuǎn)移涂料涂覆在雙型腔分析樣杯的一個型腔內(nèi)表面；[0014]S2、采用具有雙開口的澆包將處理完畢的鐵液同時澆入雙型腔分析樣杯的兩個型腔中；
[0015]S3、鐵液在樣杯中自行冷卻凝固，數(shù)據(jù)采集器通過熱電偶同時檢測兩個樣杯中鐵液的凝固溫度數(shù)值，并輸送至數(shù)據(jù)處理器；
[0016]S4、所述數(shù)據(jù)處理器對所采集的溫度數(shù)值繪制鐵液的冷卻曲線，并用微分方法找到兩個樣本中鐵液的凝固液相線溫度Tu和IY2、共晶溫度Tei和Te2、凝固潛熱釋放產(chǎn)生的溫升八!\和△1'2進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。
[0017]本實用新型所述的方法，還包括步驟:
[0018]S5、所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)溫度數(shù)值并依據(jù)鐵碳相圖原理計算碳含量、硅含量和碳當(dāng)量，并結(jié)合所計算的球化率或蠕化率預(yù)測鑄鐵合金的抗拉強度和布氏硬度。
[0019]本實用新型所述的方法中，所述雙型腔分析樣杯的造型材料為水玻璃砂。
[0020]本實用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實用新型采用雙型腔分析樣杯，并在其中一個型腔內(nèi)壁涂覆抗球化、抗蠕化轉(zhuǎn)移涂料，同時獲得灰鑄鐵和球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的凝固時的溫度特征參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)處理、采集、記錄、對比分析，能準(zhǔn)確、快速地檢測出球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的球化率或蠕化率，具有分析速度快、分析結(jié)果準(zhǔn)確、不受生產(chǎn)條件和金屬爐料微量元素影響的優(yōu)勢，實現(xiàn)了高強度鑄鐵合金的爐前快速在線檢測的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0022]圖1是本實用新型實施例雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實用新型實施例雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]如圖1所示，本實用新型實施例雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置，包括雙型腔分析樣杯1、熱電偶2、數(shù)據(jù)采集器3和數(shù)據(jù)處理器4 ；
[0026]所述雙型腔分析樣杯I中的一個型腔內(nèi)涂有轉(zhuǎn)移涂料，所述轉(zhuǎn)移涂料中含有銻的強反球化或反蠕化元素；另一個型腔中不涂覆該轉(zhuǎn)移涂料。涂有含銻轉(zhuǎn)移涂料的樣杯內(nèi)的銻元素滲入到鐵液之中，使鐵液凝固時形成片狀石墨而得到灰鑄鐵組織，而另一個未刷轉(zhuǎn)移涂料樣杯內(nèi)的鐵液則得到球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵組織，可實現(xiàn)同種原始鐵液條件下的凝固性能比較，消除因不同鐵液帶來的分析誤差。
[0027]所述熱電偶2分別置于所述雙型腔分析樣杯的兩個型腔中，并與所述數(shù)據(jù)采集器3連接，所述數(shù)據(jù)采集器3通過所述熱電偶采集兩個型腔中的鐵液的溫度數(shù)值，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器4 ；
[0028]所述數(shù)據(jù)處理器4對所采集的溫度數(shù)值進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。該數(shù)據(jù)處理器4可為安裝有計算軟件的計算機。
[0029]在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)據(jù)采集器3和所述數(shù)據(jù)處理器4之間通過數(shù)據(jù)信號線連接，即通過有線的方式連接。在本實用新型的另一個實施例中，所述數(shù)據(jù)采集器3和所述數(shù)據(jù)處理器4之間為無線通信連接，即通過無線的方式連接。
[0030]所述雙型腔分析樣杯的造型材料為水玻璃砂，既消除了樹脂燒損殘留物對鐵液凝固過程的影響，又降低了生產(chǎn)成本，減少有害氣體排放，有利于環(huán)境保護和工人身體健康。
[0031]本實用新型實施例鐵爐前快速分析方法，基于上述實施例的裝置，如圖2所示，該方法包括以下步驟:
[0032]S1、將含有銻的強反球化或反蠕化元素的轉(zhuǎn)移涂料涂覆在雙型腔分析樣杯的一個型腔內(nèi)表面；
[0033]S2、采用具有雙開口的澆包將處理完畢的鐵液同時澆入雙型腔分析樣杯的兩個型腔中；涂有含銻轉(zhuǎn)移涂料樣杯內(nèi)的銻元素滲入到鐵液之中，使鐵液凝固時形成片狀石墨而得到灰鑄鐵組織，而另一個未刷轉(zhuǎn)移涂料樣杯內(nèi)的鐵液則得到球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵組織，實現(xiàn)了同種原始鐵液條件下的凝固性能比較，消除了因不同鐵液帶來的分析誤差。
[0034]S3、鐵液在樣杯中自行冷卻凝固，數(shù)據(jù)采集器通過熱電偶同時檢測兩個樣杯中鐵液的凝固溫度數(shù)值，并輸送至數(shù)據(jù)處理器；主要為檢測鐵液的凝固溫度特征參數(shù)，即通過熱電偶連續(xù)檢測鐵液凝固過程中的溫度值，并繪制冷卻曲線，運用冷卻曲線曲率突變原理確定鐵液的共晶轉(zhuǎn)變溫度Te和共晶轉(zhuǎn)變時因為凝固潛熱釋放所形成的鐵液溫升AT ;
[0035]S4、所述數(shù)據(jù)處理器對所采集的溫度數(shù)值進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。具體為:根據(jù)同種鐵液條件下共晶凝固溫度Te和溫升AT的大小所反映的形核率、共晶團數(shù)量與球鐵的球化率或蠕墨鑄鐵蠕化率的關(guān)系確定相應(yīng)鐵液凝固組織的球化率或蠕化率值。
[0036]高溫鐵液出爐后，經(jīng)過球化處理或蠕化處理，鐵液中存在大量的外來晶核。當(dāng)鐵液溫度略低于共晶轉(zhuǎn)變的平衡溫度時，共晶轉(zhuǎn)變溫度相較于片狀石墨的灰鑄鐵略高，球化處理或蠕化處理效果越好，共晶轉(zhuǎn)變溫度Te越高，而由于大量共晶團生核和長大必然釋放大量的結(jié)晶潛熱，使鐵液溫度不降，反而升高，在鐵液冷卻過程中的溫度曲線形成一個溫升，晶核越多，釋放的潛熱越多，溫升AT越大，共晶團數(shù)量增加，尺寸減小，球狀石墨或蠕蟲狀石墨數(shù)量所占比例越大，球化率或蠕化率增加。因此，檢測鐵液凝固過程中的溫度特征參數(shù)，可以得出球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵球化效果或蠕化效果，具有便捷、快速、智能化的優(yōu)勢。
[0037]本實用新型的一個實施例中，在步驟S3中，數(shù)據(jù)采集器還通過熱電偶同時檢測兩個樣杯中鐵液凝固過程中的初生奧氏體凝固溫度?Υ，該方法還包括步驟:
[0038]S5、數(shù)據(jù)處理器根據(jù)溫度數(shù)值(如?Υ)并依據(jù)鐵碳相圖原理計算碳含量、硅含量和碳當(dāng)量，并結(jié)合球化率或蠕化率自動預(yù)測鑄鐵合金的抗拉強度和布氏硬度。
[0039]雙型腔分析樣杯的造型材料可選用水玻璃砂，既可消除樹脂燒損殘留物對鐵液凝固過程的影響，又可降低生產(chǎn)成本，減少有害氣體排放，有利于環(huán)境保護和工人身體健康。
[0040]本實用新型采用雙型腔分析樣杯、抗球化、抗蠕化轉(zhuǎn)移涂料同時獲得灰鑄鐵和球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的凝 固時的溫度特征參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)處理、采集、記錄、對比分析，能準(zhǔn)確、快速地檢測出球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵的球化率或蠕化率，具有分析速度快、分析結(jié)果準(zhǔn)確、不受生產(chǎn)條件和金屬爐料微量元素影響的優(yōu)勢，實現(xiàn)了高強度鑄鐵合金的爐前快速在線檢測的目的。因此，本實用新型具有巨大的學(xué)術(shù)價值、廣闊的應(yīng)用前景和社會效益。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙樣杯球鐵或蠕鐵爐前快速分析裝置，其特征在于，包括雙型腔分析樣杯、熱電偶、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器； 所述雙型腔分析樣杯中的一個型腔內(nèi)涂有轉(zhuǎn)移涂料，所述轉(zhuǎn)移涂料中含有銻的強反球化或反螺化元素； 所述熱電偶分別置于所述雙型腔分析樣杯的兩個型腔中，并與所述數(shù)據(jù)采集器連接，所述數(shù)據(jù)采集器通過所述熱電偶采集兩個型腔中的鐵液的溫度數(shù)值，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器； 所述數(shù)據(jù)處理器對所采集的溫度數(shù)值進行分析和對比，并計算鐵液凝固的球化率或蠕化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器和所述數(shù)據(jù)處理器之間通過數(shù)據(jù)信號線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器和所述數(shù)據(jù)處理器之間為無線通信連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述雙型腔分析樣杯的造型材料為水玻璃砂。
【文檔編號】G01N25/04GK203705375SQ201320884083
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】吳和保, 鄒方利, 蔣文明, 史昆玉, 張亞平, 李曉微, 竺東杰, 柯超 申請人:武漢工程大學(xué)