鐵水中碳和硅含量的測定方法

鐵水中碳和硅含量的測定方法
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【專利名稱】鐵水中碳和硅含量的測定方法
【專利摘要】公開了一種用于測定鑄鐵水中碳和硅含量的方法。該方法包括步驟:為進行熱分析將鑄鐵水舀入加有少量碲的第一采樣容器和加有少量硅的第二采樣容器中,和比較第一采樣容器和第二采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度。
【專利說明】
鐵水中碳和硅含量的測定方法 本發明涉及一種鐵水中碳和硅含量的測定方法，并且具體涉及一種通過熱分析法預測鑄鐵水或生鐵水中碳和硅含量的方法。在下文中，如不需要限定鑄鐵或生鐵時，則稱之為“鑄鐵”。
把由沖天化鐵爐制備的鐵水或在高爐中熔化的生鐵水稱之為“共晶體組成”，并且根據沖天爐焦炭的含量和吹入高爐中的風量的這些操作條件，將金屬熔液的共晶體組成中的碳成分轉化為亞共晶或過共晶鐵。
在一些條件下，為了得到所需要的成分可以在鑄鐵水中加入硅等添加劑，并且在生鐵的情況下，將生鐵水轉送進轉爐中分離碳和硅從而將其轉化為鋼。為了從生鐵水中得到鋼，應當根據碳和硅的含量來控制送入轉爐中的空氣的量。
通常，采用發射光譜分析方法來測量鑄鐵水或生鐵水中的碳或硅的含量。
在發射光譜分析過程中，將部分金屬熔液舀入采樣容器中，并將該樣本固化。用極為精細的磨料將該固化樣本的表面拋光，并且進而分析該拋光過的表面。
過去，采用熱分析來測量鑄鐵水中碳和硅的含量。盡管鑄鐵水中各個亞共晶組成和過共晶組成的碳當量值(CE)彼此不同，在通過分析得到的冷卻曲線中，所有組成的初晶溫度通常繪制在同一點處。所以，用來測量鑄鐵水中的碳和硅含量的熱分析方法常被限制在少量的亞共晶或過共晶鑄鐵中。
在完全過共晶鑄鐵中，從該鑄鐵水中結晶出石墨或碳化鐵(Fe3C)。然而，如相圖中所顯示出來的，石墨和碳化鐵的初晶溫度彼此不同，并且石墨和碳化鐵中碳的含量也不相同。
亞共晶體的初晶僅為奧氏體鑄鐵，并且用該奧氏體的亞共晶溫度可以測量碳含量。
如鑄鐵水的Fe-C相圖中所示，在過共晶區域中，有兩條液相線(AB和BE)。用初晶溫度可以測量出鐵水中碳的含量，但是由于沒有足夠的晶核，碳化鐵的液相線不能顯示在圖中。因而，實際的初晶溫度顯示在兩條液相線之間。
如果鑄鐵水是亞共晶鑄鐵，結晶出石墨或碳化鐵。如果鑄鐵水中的石墨核相當過剩，石墨液相線會出現在鑄鐵水的Fe-C相圖中。另一方面，如果鑄鐵水中沒有足夠的石墨核，在過冷條件下冷卻，并且初晶溫度低于液相線。
鑄鐵水中缺少石墨核時，結晶出碳化鐵。然而，實際鑄鐵水中的形核材料狀態使得不會形成石墨液相線，也不會作為一條碳化鐵的液相線出現在金相圖上。
于是為了測量實際鑄鐵水中碳的含量，需要在其中加入足夠的石墨形核材料，或者消散其中含有的石墨形核材料。
在上文所述的情況下，如果金屬熔液處于過共晶狀態，用常規的熱分析方法不能測量或測定鑄鐵水或生鐵水中碳或硅的含量。
本發明的一個根本目的在于提供一種測定鑄鐵水或生鐵水中碳和硅的含量的方法。
本發明的其他目的將在下文中顯示。
所附視圖是鑄鐵水的Fe-C相圖。
為實現上述目的，根據本發明的用于測定鑄鐵水或生鐵水中碳和硅含量的方法包括以下步驟：(1)預備一個第一采樣容器，其中裝有少量的碲(Te)，用來在金屬熔液的熱分析中使用；(2)預備一個第二采樣容器，其中裝有少量的硅(Si)；(3)舀金屬熔液同時放入第一和第二采樣容器中；(4)對第一采樣容器中的鑄鐵水進行熱分析；(5)對第二采樣容器中的鑄鐵水進行熱分析，(6)對第一采樣容器和第二采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度進行比較。
根據本發明，通過在第一采樣容器中加入少量的碲和在第二采樣容器中加入少量的硅對鑄鐵水進行熱分析，然后對兩個采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度進行比較。
作為上述比較的結果，如果第一采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度比第二采樣容器中的高，可以確定該鑄鐵水是亞共晶鑄鐵。與之相反，如果第二采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度比第一采樣容器中的高，可以確定該鑄鐵水是過共晶的。
進而，由于第一采樣容器中含有少量的碲，該鑄鐵水中的初晶體形成碳化鐵。所以，當樣本確定為是亞共晶鑄鐵時，通過它的校準曲線可以很容易地得知樣本中碳的含量。
另一方面，當向含有硅的第二采樣容器中舀鑄鐵水樣本時，由于硅的作用鑄鐵水中的碳當量將增加。因而，如相圖中所示，該鑄鐵水的初晶溫度接近共晶溫度，該溫度低于第一采樣容器中鑄鐵水的初晶溫度。
當所使用的樣本是過共晶鑄鐵時，第二采樣容器中的樣本的初晶溫度高于第一采樣容器。
確定了是過共晶鑄鐵還是亞共晶鑄鐵以后，用校準曲線可以測量第一采樣容器中鑄鐵水的碳的含量。
進而，由于第一采樣容器中含有碲，即使第一采樣容器中的鑄鐵水是過共晶鑄鐵，它固化為白生鐵，并能得到一個固定的共晶溫度用來分析碳和硅。
對編號為No.1至No.5的鑄鐵水樣本分別將它們維持在1500℃的溫度，對其的碳(C)含量和硅(Si)含量以及碳的當量值(CE)進行了化學分析，如表I所示。
將上述樣本舀至加有少量碲的第一采樣容器、加有少量如硅鐵合金(如Fe-75％Si)或Fe-40％Si-10％Ca的硅的第二采樣容器以及沒有添加劑的第三采樣容器中，然后，通過熱分析樣本得到冷卻曲線，以分別測量初晶和共晶溫度，碳和硅的含量、以及碳當量。
表I樣本--------No.1--------No.2------ No.3------ No.4--------No.5C(％)------ 4.75--------4.4--------4.1--------3.75--------3.5Si(％)------1.4-------- 1.4--------1.4--------1.4-------- 1.4CE----------5.2-------- 4.9--------4.6--------4.3-------- 4.0對No.1至No.5號樣本進行熱分析的結果如表II所示，表III給出了這些樣本中的碳和硅含量。
表II(熱分析結果)初晶溫度CE------------ 4.0------ 4.3------ 4.6------ 4.9---- 5.2第一采樣容器------1192------1150------1124------1164----1212第二采樣容器------1189------1152------1167------1223----1258第三采樣容器------1195------1157------1160------1185----1241共晶溫度第一采樣容器------1123------1123------1123------1123----1122第二采樣容器------1150------1152------1153------1154----1153第三采樣容器------1129------1133------1147------1149----1151表III樣本-------- No.1------ No.2------ No.3------ No.4------ No.5C(％)--------4.7--------4.4--------4.1--------3.8--------3.5Si(％)------ 1.4--------1.4--------1.4--------1.4--------1.4CE-------- 5.2--------4.9--------4.6--------4.3--------4.0對比表I和表III可知，根據熱分析得到的結果接近化學分析的結果。
根據本發明，使用加有少量碲的第一采樣容器和加有少量硅的第二采樣容器對同樣的鑄鐵水樣本進行熱分析，并對第一采樣容器和第二采樣容器中的鑄鐵水的初晶溫度進行比較。
【權利要求】
1.一種用于測定鑄鐵水中碳和硅含量的方法，包括以下步驟：(1)預備一個第一采樣容器，其中裝有少量的碲(Te)，用來在鑄鐵水的熱分析中使用；(2)預備一個第二采樣容器，其中裝有少量的硅(Si)；(3)舀所說的鑄鐵水同時放入所說的第一和第二采樣容器中；(4)對所說的第一采樣容器中的所說的鑄鐵水進行熱分析，(5)對所說的第二采樣容器中的所說的鑄鐵水進行熱分析；(6)對所說的第一采樣容器和所說的第二采樣容器中的所說的鑄鐵水的初晶溫度進行比較。
2.根據權利要求1的用于測定鑄鐵水中碳和硅含量的方法，其中所說的硅來自硅鐵合金。
3.根據權利要求1的用于測定鑄鐵水中碳和硅含量的方法，其中所說的硅是Fe-75％Si。
4.根據權利要求1的用于測定鑄鐵水中碳和硅含量的方法，其中所說的硅是Fe-40％Si-10％Ca。
【文檔編號】C21C1/08GK1264039SQ00104513
【公開日】2000年8月23日 申請日期:2000年2月4日 優先權日:1999年2月4日
【發明者】森中真行, 奧園強 申請人:金屬科學有限會社, 株式會社佑和
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