一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法
【專利摘要】一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法。為了實現(xiàn)球鐵球化效果爐前快速評價與動態(tài)調(diào)控，本文公開了一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯，包括圓柱形干型粘土砂樣杯和樣杯內(nèi)所添加的化學試劑FeS或Fe2O3與Te的混合物。其測試步驟包括：第一，針對不同Mg含量鐵水澆注一所述圓柱形干型粘土砂樣杯，測試樣杯內(nèi)鐵水熱節(jié)點處的冷卻曲線；第二，利用Mg含量光譜分析結(jié)果與冷卻曲線上相關(guān)特征值進行回歸分析；第三，利用回歸方程對待測鐵水中Mg含量進行計算和評價。本發(fā)明用于鑄造和冶金領(lǐng)域。
【專利說明】
一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金和鑄造領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造，具體涉及一種通過熱分析測定球鐵鐵水 中Mg含量的樣杯和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在球鐵爐前球化效果快速評價和動態(tài)調(diào)控過程中，可以通過對Mg含量的精確控制 確保石墨的球化狀態(tài)，一般球鐵鐵水殘留Mg含量范圍為0.025-0.06%。為此可設計添加FeS 或Fe2〇3/Te特性熱分析樣杯，當鐵水饒入樣杯內(nèi)時，由于鎂的硫化物和氧化物更加穩(wěn)定，所 以，F(xiàn)eS或Fe2〇3中的S和0將分離出來與Mg反應生成MgS和MgOJeS或Fe2〇3含量設定為剛好消 耗0.025%Mg，相應地，樣杯內(nèi)的Te即可用來促使鐵水白口化凝固。如果Mg含量在0~0.025%之 間，鐵水成白□凝固；如果Mg含量在0.025~0.06%范圍。Te將部分與剩余Mg反應生產(chǎn)Mg2Te， 從而促使鐵水成麻口或灰口凝固。通過對大量不同Mg含量鐵水冷卻曲線上特征參量的分 析，找到與Mg含量最相關(guān)的特征參量，并進行回歸得到Mg含量預測數(shù)學模型用于爐前檢測。
[0003] 鑒于此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種通過熱分析測定球鐵鐵水中Mg含量的 樣杯和方法。樣杯內(nèi)添加化學試劑FeS或Fe2〇3與Te的混合物，其中FeS或Fe2〇3的添加量為使 鐵水中Mg含量減少0.025%的化學計量;所述Te的加入量為0.4%熱分析試樣重量的Φ0.5~ 1mm碲丸，該添加量剛好使片墨鐵水完全白口化。本發(fā)明的另一個主要目的是提供一種制作 簡單、測試精確、成本低廉的干型粘土砂樣杯，為了增加檢測時的強度，在樣杯外套一鋼套 管，防止?jié)沧r潰散。該類型樣杯在滿足強度要求的情況下，具有穩(wěn)定的散熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種以樣杯制作簡單、測試精確、成本低廉為主要特征的獲 取球鐵鐵水中Mg含量的測定方法。
[0005] 上述發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯，以普通粘土砂和膨潤土按重量比10:1配料，先干 混5min加入適量水再濕混15min后，用于制作內(nèi)腔規(guī)格為Φ 30 X 50mm，壁厚為5mm的粘土砂 樣杯，K型熱電偶由樣杯底部伸入到熱節(jié)點處，熱偶點由氧化鋁等耐火材料涂覆保護。將制 備的樣杯放入烘箱中，120 °C保溫60min，取出冷卻至室溫，完成干型砂樣杯的制備。在該樣 杯使用過程中，外套一壁厚為3mm的鋼套管起增加強度的作用，防止?jié)踩腓F水時樣杯潰散。
[0006] 所述的一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯，將適量FeS或Fe203化學試劑和Te的混 合物置于杯底，其中FeS或Fe 203的添加量為使鐵水中Mg含量減少0.025%的化學計量;所述Te 的加入量為0.4%熱分析試樣重量的Φ0.5~lmm蹄丸，該添加量與未球化鐵水所需添加量相 當。
[0007] 所述的一種測定球鐵鐵水中Mg含量的方法，通過對大量不同Mg含量鐵水冷卻曲線 上特征參量的分析，找到與Mg含量最相關(guān)的特征參量，并進行回歸得到Mg含量預測數(shù)學模 型用于爐前檢測。
[0008] 本發(fā)明的有益效果： 1. 本發(fā)明所使用的干型粘土砂樣杯制作簡單、成本低廉，并且外界影響因素減少，測試 結(jié)果穩(wěn)定可靠； 2. 本發(fā)明為在熱分析樣杯內(nèi)添加球化元素反應劑來改變鐵水的凝固特性，從冷卻曲線 的特征參數(shù)測定鐵水中的活性Mg含量，測試準確性較高，對球化效果的控制精度高。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的測試裝置結(jié)構(gòu)主視圖。
[0010] 圖2是Mg含量分別為0.028%、0.034、0.043%、0.048%和0.055%鐵水澆注特性樣杯后 所獲得的冷卻曲線。
[00?1 ]圖中：卜圓柱形干型粘土砂樣杯、2-外鋼套、3-熱電偶、4-添加劑、5-支架、6-底座。
【具體實施方式】
[0012]下面根據(jù)附圖詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
[0013] -種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法，熱分析樣杯規(guī)格為Φ 30 X 50mm，壁厚 為5mm的干型粘土砂樣杯，外套一壁厚為3mm的鋼套管起增加強度的作用，防止饒入鐵水時 樣杯潰散。樣杯內(nèi)添加FeS或Fe2〇3化學試劑的量為使鐵水中Mg含量減少0.025%的化學計量； 0.4%試樣重量的Te丸促使鐵水按照白口凝固。其測試步驟包括:第一，針對不同Mg含量鐵水 澆注一圓柱形干型粘土砂樣杯1，所述樣杯內(nèi)添加化學試劑FeS或Fe 203與Te的混合物2,測試 樣杯內(nèi)鐵水熱節(jié)點處的冷卻曲線；第二，利用Mg含量光譜分析結(jié)果與冷卻曲線上相關(guān)特征 值進行回歸分析;第三，利用回歸方程對待測鐵水中Mg含量進行計算和評價。
[0014] 一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法，30kg中頻感應爐熔煉原鐵水，蓋包法 制備20kg球化鐵水，爐料選為優(yōu)質(zhì)本溪生鐵、45號鋼、錳鐵、75SiFe，球化劑為稀土鎂合金， 將lwt%的75SiFe覆蓋在球化劑上進行一次孕育，球化處理扒渣后，再次添加0.2wt%75SiFe 進行二次孕育，圖2所示為Mg含量分別為0.028%、0.034、0.043%、0.048%和0.055%鐵水澆注 特性樣杯后所獲得的冷卻曲線，選取最低共晶溫度Teu，共晶回升溫度R，最大共晶回升速率 (dT/dt )max，共晶凝固時間tE為考察對象(對應表1中前五組數(shù)值)與隨機選取的另外27組特 性冷卻曲線上的特征參數(shù)值組合(見表1中其它數(shù)據(jù)），研究了其與Mg含量光譜分析結(jié)果的 回歸關(guān)系，利用最小二乘法擬合得到的Mg%計算關(guān)系式為 Mg%X 103=220 · 433-0 · 218Teu-4 · 243R+5 · 571 (dT/dt )+0· 614tE R2=0.8690，標準偏差為0.00252。結(jié)果顯示在0.025~0.060%Mg含量測試范圍內(nèi)，Mg%與 各特征參數(shù)值之間有緊密的相關(guān)關(guān)系。由Mg%式計算結(jié)果與光譜分析結(jié)果對比分析可見，測 試誤差大部分在± 〇. 004%范圍內(nèi)。
[0015] 整個測試過程在3min內(nèi)完成，在測試過程中必須保證鐵水中Μη和S含量穩(wěn)定。如果 Μη和S含量波動加大，將影響預測精度。對于熔體最終狀態(tài)Mg%預測，S含量條件是比較容易 滿足的，由于脫硫反應受工藝因素影響較大，球化處理開始時，可能因鐵水初始S含量不同 而波動較大，而在經(jīng)過二次孕育等處理工藝后，S含量基本維持在0.008%左右。而Μη含量在 廢鋼質(zhì)量合格的情況下也是基本穩(wěn)定的。
[0016]表1不同Mg含量鐵水的相關(guān)熱分析特征參數(shù)值
【主權(quán)項】
1. 一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法，為了實現(xiàn)球鐵球化效果爐前快速評價與 動態(tài)調(diào)控，本文公開了一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯，包括圓柱形干型粘土砂樣杯和 樣杯內(nèi)所添加的化學試劑FeS或Fe 203與Te的混合物，其測試步驟包括:第一，針對不同Mg含 量鐵水澆注一所述圓柱形干型粘土砂樣杯，測試樣杯內(nèi)鐵水熱節(jié)點處的冷卻曲線;第二，利 用Mg含量光譜分析結(jié)果與冷卻曲線上相關(guān)特征值進行回歸分析;第三，利用回歸方程對待 測鐵水中Mg含量進行計算和評價。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定球鐵鐵水中Mg含量的樣杯和方法，其特征是:樣杯內(nèi) 所添加 FeS或Fe203化學試劑的量為使鐵水中Mg含量減少一定值的化學計量;所述Te為Φ 0.5 ~1mm碲丸，其添加量剛好使片墨鐵水試樣完全白口化。
【文檔編號】G01N25/06GK105866165SQ201610298334
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】徐振宇, 馬旭梁, 王利華, 李大勇
【申請人】哈爾濱理工大學