多特征点铁水成分的热分析.pdf_大学文库

铁水凝固时的过冷度和温度的回升与试样的冷却速度、铁水非自发形核和长大能力密切相关，因此在相同化学成分条件下，不同的冷却速度或冶金条件使其形核和长大能力不同，测得的冷却曲线形状也不同【·)，因此应充分利用试样冷却曲线上，个特征点所表达的息。 1实验方案和装置用10kg酸性中频无芯感应炉熔炼，铁水成分(wt%)范围：C:2,49~3.20；Si: 1.11~1.87;Mn:0.52~1.44;P:0.060~0.066;S:0.027~0.033。合金在悠应炉内重熔次数为1~5次，分析冷却曲线与试样化学成分的关系。实验装置如图1所示。 2实验结果和分析实验结果汇总如表1所示。冷却曲线上的特征点符号如图2所示。T,为合金浇入样杯后测得的最高温度，T,为开始凝固温度，T、T、T,分别为共晶反应的最低温度、最高温度和结束温度，M为重熔次数。 t-0 1300 12 1100 图1实验装置 Pig,1 Experiment cquipment 1:波兰热分析样杯2：样杯坐3：补偿导 240 360 lime.s 找4：0,5级祖度变送器5：精密电阻6： MS-1213模人快出接口7：显示器8：计算图2冷却曲找5个特证点的符号机9：打印机 Fig.2 Symbol of five points in cooling curve 采用不同特征点作为热分析的判据，其预报成分的精度是不同的，如表2所示。表中U 为回归平方和，Q为线差平方和，S为剩余标准差，R为线性相关系数【3」。回归分析结果表明：利用冷却曲线上多特征点作为热分析的判据，其预报铁水成分的精度比通常用T:T,温度作为判据的精度高。通过用各特征点作为判据顶报化学成分的精度，可以得到各特征点与化学成分线性相关程度是不同的，液相线碳当量CEL%与热分析特征点线性相关程度高低次序：T、T、T、T、T；含碳量C%则：T、T、T、T,、T,;含硅量Si%则：T,、T,、 T,、T、T。因此，目前的多数热分析预报铁水成分仪，仅用T、T,作：为判据，限制了热分析顶报成分静度的提高。铁水中除碳、硅元素外，其它元素也可能影刷热分析的精度，铁水的治金质量也对热分析精度有彩响，如表所示。从表3回山分析结果可知，铁水中含盆量花响热分析顶报 CEL6、C6和Si6的精度，表3Nu.8预报Si%的精度明显比表2中No.3高，因此含锰量对顶报S%精度彩响大。铁水的冶金质量，如重熔次数M也彩响预报铁水成分的精度。 14

铁水凝固时的过冷度和温度的回升与试样的冷却速度、铁水非自发形核和长大能力密切相关，因此在相同化学成分条件下，不同的冷却速度或冶金条件使其形核和长大能力不同，测得的冷却曲线形状也不同〔〕，因此应充分利用试样冷却曲线上称个特征点所表达的信息。实验方案和装置用酸性中频无芯感应炉熔炼，铁水成分范围一一一。一一。合金在感应炉内重熔次数为一次，分析冷却曲线一与试样化学成分的关系。实验装置如图所示。专实验结果和分析实俭结果汇总如表所示。冷却曲线上的特征点符号如图所示。，为合金浇人样杯后测得的最高温度，，为开始凝固温度，、、、分别为共晶反应的最低温度、最高温度和结束温度，为重熔次数嘴 ‘ 子，一、， ’ ‘ ’ 了一出飞下一一一一－、屯了气产兮，沙二止川火一二︸尸︺二二一图实验装置波兰热分析样杯样杯座补偿导线。级温度变送器精密电阻一漠入模出接口显示器十算机打〔机图冷却曲夕免个特征点的符号采用不同特征点作为热分析的判据，其预报成分的精度是不同的，如表所示。表中为回归平方和，为浅差平方和，为剩余标准差，为线性相关系数〔 ’ 。回归分析结果表明利用冷却曲线上多特征点作为热分析的判据，其预报铁水成分的精度比通常用 ‘和温度作为判据的猜度石。通过用各特征点作为判据预报化学成分的精度，可以得到各特征点与化学成分线性相关程度是不同的，液相线碳当量与热分析特征点线性相关程度高低次序 ‘ 、，、、、，，含碳量则，、，、、、、，含硅量叼则、、，、 ‘ 、。。因此，目前的多数热分析顶报铁水成分仪，仅用 ‘ 、作为判据，限制了热分析顶报成分精度的提高。铁水中除碳、硅元素外，其它元素也可能影响热分析的精度，铁水的冶金质量也对热分析精度有影响，如炎所示。从表召回归分析结果可知，铁水中含锰业形响热分析预报、肠和的精度，戈。。预报，写的精度明显比表中高，因此含锰量对顶报精度影响大。铁水的冶金质量，如玉熔次数也影响预报铁水成分的精度

3分析讨论表了含锰量和铁水置熔次数对热分析的影响 Table 3 Effect of Mn and molten number on thermal analysis NO 归方程 C Q 1 CEL=16.155-0.011T1+0.00561T,-0.00388Th 1,3903 0.0222 0.0351 0.9921 +0.700323T。-0.00129Tp+0.0316M CEL=16.490-0.130Ma-0.00913T1+0.00521T。 1,3919 0.0206 0.03330.9927 -0.00558Th+0.00030T。-0.00113Tp 3CEL=16.864-0.084Ma-0.00993r1+0.0049r(g .3932 0.0103 .3370.9932 -0,00496Th+0.00048T。-0.00118Tp+0,9144.i 1C=13.853-0.00803T1+0,00411T。-0.00418Th 0.3400 0.02520.3-10.9868 +0.0005:T。-0.00109Tp-0.00185M 5C=13.162+0.025M。-0,90306T1+0.00467Ta 0.9407 0.02460.03590.9871 -0.00338Th+9.00040T。-0.00113Tp 6 C =13.399+0.054Mm-0,00859T1+0.00452T: 0.9412 0.02410,0376 0.9875 -0.0033Th+0.00052r。-0.00116rp+0.00916.M 7Si=9.055-0.011T1+0.00589T,+0.00136Th 1,133 0.15730.99350.9375 -0.00115T。-0,00083Tp+0.1347M 8Si=13.176-0.626Ma-0.00427T1+0.00207Tg 1,2623 0.0331 0.04310.9870 -0.00671b-0.0000T,-0.00003Tp 9 Si=13.731-0.553M。-0.00547T1+0.00171T, 1.2652 0.03050.04230.9882 -0.00579Tb-0.00014T。-0.00011Tp+0.213M 铁水含硅、锰和热分析特征点线性相关密切，如果恒定M%量，应用长3No.8公式颅报精度能达到±0,086Si%以内的腰率为95.44%，即±0.1%S以内的概率为99.84%，此精度超过目前样杯生产厂自报的水平如果含M%量不恒定，则应用表2No.3公式预报精度± 0.1Si%以内的慨率只有47.14%，失去了实用价值，热分析预报成分精度，在其它条件相同时，是和回归公式所用全部化学成分与实测铁水全部化学成分的差距有关，差距越小蒂度越高。硅与碳、锰、T。、Tp、M的回归公式为：Si=2.502+0.398C-0.603Ma-1.648× 10-3T。+1.492×10-4T,+2.957×10-3M,其 1.805 U=1.262,Q-=0.054,S=0.053,R=0.979。 0.70 如果通过配料和熔炼等操作，使C=2.85%,T。 1.60 于0.82 0.90 =1350°C,M=1,那么Si=3.840-0.603Mn 1.00 1,10 1.10= -1.618×103T,如图3所示。如果再恒定 1.20 Mn,则预报硅的精度±0.1%Si的概率为95%， L.30 1.20 【.44 能作为生产控制使用。如果Mn从0.52%至 1.44%变化，划顶报Si偏差幅度为0.55%， 1,00L 1001080103011001110 失上了使用价值。生产应用中，应将估计的锰 Te,℃ 量输入计算机，这时锰稳定在越窄范围内，预 3Mn'e对预报Si精度的影利报硅精度越高。 Fig.3 Effect of Mn%on forecast Si 16

分析讨论目曰表含锰和铁水，熔次橄对热分析的影晌回归方程一一一一。一一丰一从一。一。。。一。一。二一。一。一。了了。一。。一。、二一一一。一。人二。一一。。。滚日一千。。一二。。一。。一。。一。了 ‘ 。一。二。一。一。。一。一。。入一。一。一。了一一。一丁。一。。一了一。 ‘ 。一一。一。、。。。。。。。。 ‘ 。声尸。，。。。。夕。。。。。。口。。。。。。。。。。。州铁水含硅、锰和热分析特征点线性相关密切，如果恒定入写量，应用友。。公式顶报精度能达到士以内的概率为，即士以内的概率为，此精度超过目前样杯生产厂自报的水平。如果含量不恒定，财应用表公式预报精度士。以内的概率只有，失去了实用价值。热分析预报成分精度，在其仑条件相同时，是和回归公式所用全部化学成分与实测铁水全部化学成分的差距有关，差距越小精度越高。硅与碳、锰、。、、的回归公式为一入。一一 “ 。一 ‘ ，。一 “ ，其二，，，尸。。如果通过兄料和熔炼等操作，使，几，汀，那么一入一生一 “ ‘ ，如图所示。如果再恒定，则预报硅的精度士的概率为，能作为生产控制使用。如果从。至变化，则预报偏旅幅度为。炜，夫去了使用价位。生产应用中，应将估计的锰量输入计算机，这时锰德定在越卒范田内，顶报硅精度越高。口，阳户哈 ‘ ，一一叫卜一一一二二，识叫肺一一一呀一口广弄，一二二二巴，一‘ 二二算军君卜一曰喇一一叮贯‘ ，目口侧口二日口二二二尸丁后端卜二一侧，，一，口啼、目户一口一目口侧中门吧巴犯口口一一－口比言二侧，口口口一比比口州门曰夕一‘ 应几， ’ 。对预报哺卞泞度的影响写少

用同样的方法可讨论T和M对预报硅精度的影响，当T,在1350±50°C时，对预报硅影响不大，T增高，共晶反应时冷却速度降低，相变滞后小，因而测得的T。略有提高，为避免预报硅因T,增高而偏高，应把T,作为一判据来蕊小因T,不同带来的误差。铁水重熔次数增加，在扣除使铁水含碳、硅、锰烧损而减少量的效应后，T。增高，使预最硅量略增高。M的增加使T。升高，铁水白口化倾向增加，其效应相当于使硅量下降。为了获得相同的白口化倾向的铁水，应将成分等因素作调整，可称为补偿当量。铁水重棕次数增加一次，实验结果表明：补偿当量硅是0.003%Si。碳与硅、锰、T1、T、M的回归公式为：C=18.019-0.286Si-0.086Mn-0.010T:- 1.361×108T。+0.0195M,其U=0.942,Q=0.024,S=0.035,R=0.988,如果使S1= 1.50%,T。=1350°C,M=1,那么C=15.773-0.086Mn-0.010T1,如图4所示，Mn从 0.52%~1.44%变化，预报C偏差幅度0.08%。熔炼条件也影响预报碳的精度，如果通过配料和重熔次数等换作使Si=1.50%,M= 0.98%,T。=1350°C,那么C=15.668-0.010T,+0.01951,如图5所示。铁水重熔次数从1至5变化，预报C变化幅度为0.09%，铁水重熔茯数对预报碳精度下降的影响大于对硅的影响。重熔次数的增加，导致在相同的碳、硅和锰等成分时，T值增高，铁水白口化倾向增加，为获得相同的白口化倾向的铁水，可在成分上作适当的调整，实验表明：补偿当量碳为每重熔一次应增加0.02%C。铸件生产中特别注意铁水的遗传性，换一种回炉料或者配比不同，即使最终的化学成分相同，都可能使铸件报废，因此炉料的历史如回炉料的重熔次数应给予重视，并通过补偿当量碳和硅来调整铁水的白口化倾向。 T,影响T,从而也影响预报碳的精度，T,在一定范圈内，每增加10°C,碳量下降0.014%，而硅量则上升0.0015%，由此可见，T,影响碳精度大，当列入回归方程中作为判据变量，消除由于T。不同而带来的误差。T,高使铸型与铁水在T:温度时温差小，冷却速度慢，导致测得的液相线滞后小，即T,偏高。T,高使铁水过热大，形核能力下降，导致过冷度增加，即T:偏低。综合二者效应，T,增加使T,下降。 3.00 3.00 2.80 2.80 2.60 2.60 2·601202402301300 .40L 12g0 146012801300 T,,℃ Ti℃ 图4M·%对顶报C%椭度的彩响图5重熔状数对预报C%精度的形响 Fig.4 Effect of Mn%on forecast C% Fig.5 Effect of molten number on forecast C% 17

犷用同样的方法可讨论几和对预报硅精度的影响，当，在。二时，对预报硅影响不大，，增高，共晶反应时冷却速度降低，相变滞后小，因而测得的。略有提高，为避免预报硅因，增高而偏高，应把，作为一判据来减小因。不同带来的误差。铁水重熔次数增加，在扣除使铁水含碳、硅、锰烧损而减少量的效应后，。增高，使预报硅量略增高。的增加使。升高，铁水白口化倾向增加，其效应相当于使硅量下降。为了获得相同的白口化倾向的铁水，应将成分等因素作调整，可称为补偿当量。铁水重熔次数增加一次，实验结果表明补偿当量硅是】。碳与硅、锰、，、，、的回归公式为一一一，一，，其，，，，如果使，纬，，，万，那么一一，，如图所示，从。一。变化，预报偏差幅度。熔炼条件也影响预报碳的精度，如果通过兄料和重溶次数等澡作使二，，， “ ，那么拓 · 一。，万，如图所示。铁水重熔次数从至变化，预报变化幅度为，铁水重熔次数对预报碳精度下降的影响大于对硅的影响。重熔次数的增加，导致在相同的碳、硅和锰等成分时，界值增高，铁水白口化倾向增加，为获得相同的白口化倾向的铁水，可在成分上作适当的调整，实验表明补偿当量碳为每重熔一次应增加。。铸件生产中特别注意铁水的遗传性，换一种回炉料或者配比不同，即使最终的化学成分相同，都可能使铸件报废，因此炉料的历史如回沪料的重熔次数应给予重视，并通过补偿当量碳和硅来调整铁水的白口化倾向。，影响，，从而也影响预报碳的精度，，在一定范围内，每增加 “ ，碳量下降，而硅量则上升，由此可见，兀影响碳精度大，当列人回归方程中作为判据变量，消除由于几不同而带来的误差。几高使铸型与铁水在，温度时温差小，冷却速度慢，导致测得的液相线滞后小，即，偏高。，高使铁水过热大，形核能力下降，导致过冷度增加，即才偏低。综合二者效应，增加使，下降。、勺、丫气入决感〕几，。丫狄 “ 执尹次、从日队立对预报精度的影响岛几， ℃ 图重熔次数对预报精度的影响立图召，。别创训只护卜

4结论 (1)冷却曲线上多个特征点与所测铁水成分关系密切，各特征点与成分关系格切程度有异，利用多个特征点来预报铁水成分的精度高。 (2)铁水的含锰量和治金条件对热分析预报含碳量精度路有彩响，对预报含硅量精度影响较大。 (3)为获得相同的白口化倾向的铁水，本熔炼炉内铁水重熔次数每增加一次，补偿当量硅是0.003%，补偿当量碳是0.02%。参考文献 1 Eegham J Uan.铸造质量与测i试，1985；(2)：49~59 2 Strong G R.AFS Transation,1983;91:151~156 3张巨洪。BASIC语言程序库，北京：清华大学出版社，1985：277-284 必必必密治名影必治必密始张必运必脸必胎必治必老业密密差密必影影必路砂矿钻探采用爆破方法突破巨砾石地层研究砂钻过巨砾石层是目前国际上尚未解决的难题之一，采用爆破方法突破巨砾石地层所遇到的技术难度较大。首光在内径只有130mm的钻孔内爆破，要保证在不提钻的前提下，不会破坏钻头和套管其次在满足前项的要求下，采用小药量能够有效地破碎巨砾石，第三，采用爆破法要保证砂样的采取率符合砂钻钻探规程的要求。一年多来，课题组完成了爆破装置的设计、制造、实验室试验和现场的工业试验。试验证明：该套爆破装置能有效地破碎粒径小于600mm的巨砾石，每台砂钻的钻孔效率提高了一倍，年经济效益达到720万元。若在砂钻中全面推广可避免黄金资源的损失，由此而获得的经济效益则更为可观。同时这套爆破装置能有效地保护钻头和套管免受爆破的破坏，砂样采取率也符合规程的要求。圆满完成了武警黄金指挥部下达的科研任务。 1987年1月14日通过部级鉴定。参加鉴定会的专家一致认为：该项科研成果的特点是结合我因的国情，解决了生产中的技术难题，县有中国的特色，属国内首创，在国内外解决砂矿巨砾石地层钻进的方法上具有先进水平。整套爆破装置使用安全，操作简单，容易棠握，具有明显的经济效益和社会效益，建议尽快批量生产，推广使用。沁死%沁死跳死沁死沁死沁沁沈跳沉死沁沉死沁死死死死死死死流死死死究死邪沁沁死死苑 18

结论冷却曲线上多个特征点与所测铁水成分关系密切，各特征点与成分关系密切程度有异，利用多个特征点来预报铁水成分的精度高。铁水的含锰量和冶金条件对热分析预报含碳量精度略有影响，对预报含硅量精度影响较大。为获得相同的自口化倾向的铁水，本熔炼炉内铁水重熔次数每增加一次，补偿当量硅是肠，补偿当量碳是。。参考文献铸造质量与测试，，一。，，张巨洪语言程序库，北京清华大学出版社，一始业跳诉泌泌始跳谧贻始鸿鸽泌泌眺协跳遮始始脸妙妙协键跳鸿挑毓鲸谧谧谧桃佛谧始始佛砂矿钻探采用爆破方法突破巨砾石地层研究砂钻过巨砾石层是目前国际上尚未解决的难题之一，采用爆破方法突破巨砾石地层所遇到的技术难度较大。首先在内径只有的钻孔内爆破，要保证在不提钻的前提下，不会破坏钻头和套管其次在满足前项的要求下，采用小药量能够有效地破碎巨砾石第三，采用爆破法要保证砂样的采取率符合砂钻钻探规程的要求。一年多来，课题组完成了爆破装置的设计、制造、实验室试验和现场的工业试验。试验证明该套爆破装置能有效地破碎粒径小于的巨砾石，每台砂钻的钻孔效率提高了一倍，年经济效益达到万元。若在砂钻中全面推广可避免黄金资源的损失，由此而获得的经济效益则更为可观。同时这套爆破装置能有效地保护钻头和套管免受爆破的破坏，砂样采取率也符合规程的要求。圆满完成了武警黄金指挥部下达的科研任务。年月日通过部级鉴定。参加鉴定会的专家一致认为该项科研成果的特点是结合我国的国情，解决了生产中的技术难题，具有中国的特色，属国内首创，在国内外解决砂矿巨砾石地层钻进的方法上具有先进水平。整套爆破装置使用安全，操作简单，容易掌握，具有明显的经济效益和社会效益，建议尽快批量生产，推广使用。扼孤昵肠褥褥拢握褥孤观褥呢摊观观昵务呢观观呢褥呢观褥昵昵呢肠拢昵扼拢扼砚征秘务跪