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铸造生产中的炉前铁水管理

2012年06月15日

铸造生产中,能够在炉前快速准确地测出铁水的化学成分、机械性能、球化率,是控制决定铸件质量的关键。应用微电子技术和计算机技术,结合热分析原理,研制铸铁质量炉前快速测试装置是实现铸件质量优化控制有的效途径。
  热分析具有测试速度快、工作稳定可靠等特点,机内数学模型经实际校正可用于不同生产条件的铸造厂。有人把铸造热分析中的冷却曲线称之为“冶金质量的指纹”,铸造热分析技术炉前快速预测和预报铸件质量的基本原理,就是利用热分析仪器记录铁水在特定样杯中的冷却曲线。然后根据冷却曲线上特征值的变化来定量的计算铁水的化学成分和机械性能;或用凝固热效应参数来定性地评价铸铁的石墨形态和凝固质量。定量热分析对于控制铁水成分,快速评判铸件的机械性能指标具有实际意义;定性热分析对于控制铁水的凝固质量具有重要的指导意义。
  随着铸造生产的不断发展,机械化和自动化程度日益提高,炉前快速测定铸铁铁水的主要化学成分(碳当量,硅量,碳量)对保证铸件质量有着重要的意义。常规的化学分析方法很费时,约需要15~20分钟才能得到分析结果,快速光谱分析虽然迅速,准确,但价格昂贵且设备复杂,炉前使用受到限制。而热分析法约需要3~4分钟即可得到结果,费用低廉,操作方便,特别适宜与大批生产的专业化的铸造厂炉前使用。因此,现代化的铸铁车间越来越多地采用热分析法作为炉前快速控制铁水质量的重要检测手段。以统计科学和数值计算为基础发展起来的铸铁熔炼质量快速分析技术,在我国已有十余年的研发历程, 现在要问,什么系统更适合我国铸造生产的实际情况,并且在使用中具有较好的可靠性? 回答这个问题虽然比较困难,但有几点值得考虑。首先是硬件设备的经济性和通用性。近年来,随着硬件设备的快速升级换代和软件技术的日新月异,计算机已经成为生产厂家进行技术和生产管理的重要工具。包括铸造工艺CAD/ CAE/ CAM,铸件生产成本预算,劳动工资管理和产品质量管理系统等。在这样的条件下,如果在计算机上附以热分析以及在线热物性参数测量等功能,实现一机多能,要比开发功能单一的热分析仪表有更好的经济性和实用性。其次,计算机也为热分析技术的实现提供了可靠、通用和廉价的技术平台。
  1,测量结果更具有实用意义,防止材质废品发生众所周知,铁液中存在多种石墨化元素和反石墨化元素,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,又对各自的作用程度有着抵消或增强。热分析有能够对个元素在铁业中的综合作用结果进行测量,在短时间内对铁液完成直观的综合判定。在成分检测中不仅报出主要成分C,Si的含量和根据C,Si含量计算的碳当量CEC值,而且一测量的碳当量CES这个参数将其他元素的综合作用表示出来。通过对比CES和CEC值,炉前控制人员可以很直观地判断出铁业的白口化和石墨化程度,以便采取措施即使调整,防止铸件产生白口和缩松甚至才智不合格等废品。热分析仪的这种测量铁液中各种元素的综合作用的优势是常规的化学分析和炉前直读光谱分析无法比拟的。
  2,测量简单,快捷热分析从取样开始,3分钟内可测量出铁液中的CES,CEC和C,Si含量,测量时间比常规的化学分析法缩短几十倍,比炉前直度光谱仪缩短一倍以上。可完全实现铁业质量的在线控制。
  3,铁液成分调整方便分析仪的测量结果计算出来以后,计算机可以根据设定材料的目标成分,自动计算需要补加的增炭剂,硅铁和废钢的重量,无须炉前控制人员进行烦琐的计算,计算结果快速准确,避免人为误差和不必要的成分波动。
  4,化学成分测量精度较高碳当量精确度可达0.1%,碳含量可达0.05%,硅含量可达0.1%。
  温度的测量在材料熔炼、制备与加工成形等关键环节都是不可缺少的。 金属熔炼过程中,通过控制温度实现成分和冶金质量的控制。 金属凝固中,温度直接影响着晶核的形成、长大及其分布,温度的准确测量与控制是凝固控制的关键。 材料成型过程中,充填能力、收缩和气孔等缺陷的形成也都与温度直接相关。 因而,准确、实时地监测并有效控制温度是金属熔炼、浇注成形和凝固控制的重要环节。我们公司的测温仪就可以达到精确测量温度的目的,为您在铸造生产中提供方便。
 

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