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液态合金质量的快速预测对于铸造生产具有重要的意义。传统的检验方法因检测周期长、费用高而不能满足铸造生产优化控制的需要,因此寻求快速、简便的炉前铁水质量检测与控制的方法,并研制与之配套的价格低廉、精度高且稳定性好的热分析仪具有重要意义。本文结合目前市场上流行的热分析仪大都是功能单一、灵活性较差、与目前通用机种的硬件环境不兼容、性价比低等的状况,设计出了一种新型的热分析系统。
硬件部分选用了适合作热分析的样杯。软件部分则由模块化设计的方法,具有采样前输入与所分析铸造合金相关的数据及坐标设定、温度数据的采集以及屏幕实时绘图、软件无损或有损滤波、特征值识别、求一阶微分曲线、数据的储存及复现等功能。可以对冷却曲线及其微分曲线进行精确的分析,能广泛用于铸铁的品质分析。实现了数据的实时采集与热分析图形的显示和处理,以及在灰铸铁质量分析上的应用。
用本文所设计的热分析系统进行了铸铁的热分析实验。根据已有的灰铸铁C、Si的质量分数和冷却曲线特征值间的关系模式,建立了新的预测模型,即用初晶温度和共晶温度等特征值作为自变量,把C、Si的质量分数,抗拉强度作为因变量,得到一套完整的回归方程。采用计算机辅助热分析系统完成了灰铸铁的炉前质量控制。试验结果经统计学分析用于在线控制获得满意结果。试验结果表明,灰铸铁的液相线温度和碳当量之间的关系可表达为CE=11.26—0.0063T<,L>。为了满足灰铸铁的抗拉强度大于250MPal的概率为95%的要求,灰铸铁的液相线温度应控制在1142℃~1195℃范围内。
结果表明,热分析法来测定铁液状态的低合金灰铸铁C、Si的质量分数,抗拉强度是完全可行的,且测定的数据准确,操作方便。
最后介绍了热分析仪的应用前景,提出在今后普及应用中需要改进测量精度、力学性能测报的成熟性和操作及干扰元素对测量结果的影响等问题。