热分析铸铁成分测定方法技术

高精度热分析铸铁成份测定方法是用于在浇注过程中实时预测铸铁（包括合金铸铁）的化学成份的，其特征在于：它以铁—碳合金相图上的液相线温度、固相线温度、凝固过程中各相的转变时间和转变速度等２２个变量为特征值来进行全因素的线性回归，因而其不仅能测碳和硅，还能测合金铸铁中Ｓ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｒ和Ｃｕ的含量，其精度较高，对于％Ｓｉ而言，可小于±０．０５％，碳也小于±０．０５。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种高精度热分析铸铁成份测定方法是用于在浇注过程中实时予测铸铁(包括合金铸铁)的化学成份的。它是一种通过冷却曲线及其微分分析曲线的特征值来予报铸铁化学成份的方法。这种微分分析快速测定法的理论根据是在试样的工艺参数和浇注温度一定时，由于固相和液相比例变化而导致的热容量变化的条件下，试样温度的变化速度(即冷却速度)可直接反映出铸铁凝固速率的变化，而铸铁件凝固速率的变化又可反映出合金组织的形核和生长情况并决定着凝固后的金相组织。因此，微分分析曲线上的温度变化率及由此取得的时间参数和转变速率等因素(统称为特征值)可以进一步描述合金的化学成份。具体来说就是先对大量的已知实验数据进行多元回归以建立数学模型(即各化学成份和多个特征值之间相应的多元回归方程)，并把它输入计算机中。然后再将浇注过程中实测得到的冷却曲线及其微分曲线上的各个特征值输入计算机，经过运算即可实时测出铸铁的各种化学成份。1973年A·Moore用液相线温度TL和凝固温度TS的数值确定了铁水的碳、硅当量。得关系式为%C＝0.01693TS-0.00796TL-6.05%Si＝86.79-0.00566TL-0.0716TS-2.45P在此基础上，近年来许多国家得到各自的关系式。例如联帮德国某厂得到的关系式为%C＝0.01338TS-0.00809TL-1.94063%Si＝68.64967-0.06007TS我国北京工业大学得到灰铸铁的关系式为%C＝-5.81-0.00819TL+0.017TSTS＝1195.38-84.60(%Si)+21.96(%Si)2可锻铸铁的关系式为%C＝-5.86-0.00819TL+0.017TSTS＝1119.2+23.1(%Si)-16.3(%Si)2这种回归方程的缺点是只能测定碳和硅，对于性能要求较高的合金铸铁，则无法测定，例如NorthernInstruments(Leeds)Ltd.公司生产的DIGICARB 3 Automatic Thermal Ana-Lyser只能测C和Si，测定含硅量的误差稍大一些，一般在±0.1%范围内，测出的含碳量误差较小，在±0.05%内;另外，为了获得白口铸铁的典型冷却曲线还需要在样杯中加入少量的碲粉(以上内容请参阅温永都、李冬琪、朱承兴编著的“铸造检验技术”，机械工业出版社，1989年6月出版)。本专利技术的目的就在于克服以上缺点。它提出了一种高精度热分析铸铁(包括合金铸铁)成份的测定方法，其特征在于，它是以过冷度DT、一次结晶后温度下降最速处的温度TN、凝固温度TS、液相线温度TL、共晶开始温度TU、共晶回升的最高温度TR、一次结晶时温度回升的最大速度D1、共晶转变前温度下降的最大速率KB、共晶转变时温度回升的最高速率D2、一次微分曲线上出现的低谷值D3、D2出现的时间t3、对应冷却曲线上的KB的时间T2、对应TL的时间t1、对应冷却曲线上TU的时间t4、TR出现的时间t5、冷却曲线上最大曲率KM出现的时间t6、最大二阶导数DD出现的时间t7、TS出现的时间t3、冷却曲线上阴影部份的面积A、KB与t3之和、TR和TU之差以及微分零线O′O′与t4、t5所对应的那段微分曲线所包围的面积X等22个特征值来回归的，对应的冷却曲线及其微分曲线请见附图说明图1。其中，TM是浇入样杯后溶液的最高温度。对于铸铁(包括合金铸铁)而言，其各组成成份和特征值之间相应的回归方程可分别表述于下(1)对应于含碳量而言 (3)对应于含锰量而言 (4)对应于含磷量而言 (5)对应于含硫量而言 (6)对应于含铜量而言 (7)对应于铬含量而言 由此可见，因为本方法采用了全因素回归，它不仅能测定碳和硅的含量，也能用于测定合金铸铁的各种化学组成成份，而且提高了测试精度。根据测定结果，其各种化学组成成份的绝对偏差如下C＜±0.05%;Si＜±0.05%;Mn＜±0.05%;P＜±0.02%;S＜±0.02%;Cu＜±0.06%;Cr＜±0.05%;为了下面结合实施例对本方法作进一步的说明，现将本申请文件所使用的附图编号及其名称作一个综述图1热分析特征值抽取部位图1、冷却曲线;2、微分分析曲线;其中.t是时间，T(t)是温度-时间曲线，dT/dt是T对t的微分。图2微机高精度热分析系统框图实施例本方法所用装置的电路系统框图见图2。其中1和2采样样杯。选用冷硬树脂砂或其他芯砂作造型材料，其响应时间为2～4分钟，即在常规浇注温度下，浇注样杯到其完全凝固大约需2～4分钟，可满足快速要求。3精密恒流源，精度要求0.01%。4铂电阻传感器，用铂电阻作热敏测温元件，作室温自动补偿用。5高精度测量放大器，选用ICL7650斩波自稳零集成运算放大器，其线性度优于0.05%，时漂10μv/12h，温标10μv/c°。6零点迁移电路，是通用电路。7非线性校正电路，也是通用电路。8和9前置放大器，是通用电路。10通用的负压截止电路。11数字电压表，通用型。12通用的模拟多路开关。13通用的12位模/数转换电路。14、15、16通用接口电路。17Apple-Ⅱ型计算机。18通用的驱动电路。19CRT屏幕显示。20打印机。21模/数转换器外围电路。实验方法以洛阳市第一拖拉机厂第二铸铁分厂的高强度合金铸铁为例1、求%C与各特征值的回归方程通过大量实验，分别作出%C与各特征值的散点图，再对实验数据进行一元回归分析找出%C与各个特征值的一元回归方程。再把全部特征值放在一起进行全因素线性回归，即得其最后的回归方程。2、其他各种化学元素所用的方法与上面的相同，分别得出下面一组回归方程。%C＝669.024-0.566222DT-1.35939×10-3TN-7.76118×10-3TS-8.39414×10-3TL-0.449394TU-0.111207TR-0.478537D1+42.1673KB-26.5389D2-0.915096D3+44.451t3+8.86303×10-4t2-6.83991×10-3t1-0.0108603t4+0.0200172t5+7.91271×10-3t6+0.74239t7-0.0079256t8+3.40687×10-5A-44.4554(KB+t3)+0.119487(TR-TU)-5.23229XC;%Si＝-7658.39+6.64903DT+1.00249×10-3TN+0.0049195TS+2.94501×10-3TL+4.91272TU+1.74073TR+0.746464D1+8.02061KB+22.6916D2-0.429266D3-1.35242t3+3.34184×10-4t2+0.0132365t1-0.0483316t4+0.0240117t5-0.106847t6-0.815398t7+3.31212×10-3t8-3.51965×10-5A+1.35644(KB+t3)-1.7275(TR-TU)-3.12545Xsi;%Mn＝4817.99-4.16926DT-1.81557×10-3TN-5.57975×10-3TS-2.65178×10-3TL-3.3495TU-0.826222TR-0.917404D1+41.1687KB-60.6695D2+0本文档来自技高网...

【技术保护点】
高精度热分析铸铁成份测定方法是一种通过冷却曲线及其微分分析曲线上的特征值来予报铸铁成份的方法，其特征在于，它是以Ｄ↓［Ｔ］、Ｔ↓［Ｎ］、Ｔ↓［Ｓ］、Ｔ↓［Ｌ］、Ｔ↓［Ｕ］、Ｔ↓［Ｒ］、Ｄ↓［１］、ＫＢ、Ｄ↓［２］、Ｄ↓［３］、ｔ↓［３］、ｔ↓［２］、ｔ↓［１］、ｔ↓［４］、ｔ↓［５］、ｔ↓［６］、ｔ↓［７］、ｔ↓［８］、Ａ、（ＫＢ＋ｔ↓［３］）、（Ｔ↓［Ｒ］－Ｔ↓［Ｕ］）和Ｘ作为特征值来回归的，对于铸铁（包括合金铸铁）而言，其各组成成份和特征值之间相应的回归方程可分别表述于下：（１）％Ｃ＝Ｋ↓［ｃ］＋ａ↓［ｃ１］Ｄ↓［Ｔ］＋ａ↓［ｃ２］Ｔ↓［Ｎ］＋ａ↓［ｃ３］Ｔ↓［Ｓ］＋ａ↓［ｃ４］Ｔ↓［Ｌ］＋ａ↓［ｃ５］Ｔ↓［Ｕ］＋ａ↓［ｃ６］Ｔ↓［Ｒ］＋ａ↓［ｃ７］Ｄ↓［１］＋ａ↓［ｃ８］ＫＢ＋ａ↓［ｃ９］Ｄ↓［２］＋ ａ↓［ｃ１０］Ｄ↓［３］＋ａ↓［ｃ１１］ｔ↓［３］＋ａ↓［ｃ１２］ｔ↓［２］＋ａ↓［ｃ１３］ｔ↓［１］＋ａ↓［ｃ１４］ｔ↓［４］＋ａ↓［ｃ１５］ｔ↓［５］＋ａ↓［ｃ１６］ｔ↓［６］＋ａ↓［ｃ１７］ｔ↓［７］＋ａ↓［ｃ１８］ｔ↓［８］＋ａ↓［ｃ［１９］Ａ＋ａ↓［ｃ２０］（ＫＢ＋ｔ↓［ｓ］＋ａ↓［ｃ２１］（ＴＲ－Ｔ↓［Ｕ］）＋ａ↓［ｃ２２］Ｘ↓［ｃ］；（２）％Ｓｉ＝Ｋ↓［ｓｉ］＋ａ↓［ｓｉ１］Ｄ↓［Ｔ］＋ａ↓［ｓｉ２］Ｔ↓［Ｎ］＋ａ↓［ｓｉ３］Ｔ↓［ｓ］＋ａ↓［ｓｉ４］Ｔ↓［ Ｌ］＋ａ↓［ｓｉ５］Ｔ↓［Ｕ］＋ａ↓［ｓｉ６］Ｔ↓［Ｒ］＋ａ↓［ｓｉ７］Ｄ↓［１］＋ａ↓［ｓｉ８］ＫＢ＋ａ↓［ｓｉ９］Ｄ↓［２］＋ａ↓［ｓｉ１０］Ｄ↓［３］＋ａ↓［ｓｉ１１］ｔ↓［３］＋ａ↓［ｓｉ１２］ｔ↓［２］＋ａ↓［ｓｉ１３］ｔ↓［１］＋ａ↓［ｓｉ１４］ｔ↓［４］＋ａ↓［ｓｉ１５］ｔ↓［５］＋ａ↓［ｓｉ１６］ｔ↓［６］＋ａ↓［ｓｉ１７］ｔ↓［７］＋ａ↓［ｓｉ１８］ｔ↓［８］＋ａ↓［ｓｉ１９］Ａ＋ａ↓［ｓｉ２０］（ＫＢ＋ｔ↓［３］）＋ａ↓［ｓｉ２１］（Ｔ↓［Ｒ］－Ｔ↓［Ｕ］）＋ａ↓［ｓｉ２２］Ｘ↓［ｓｉ］；（３）％Ｍｎ＝Ｋ↓［Ｍｎ］＋ａ↓［Ｍｎ１］Ｄ↓［Ｔ］＋ａ↓［Ｍｎ２］Ｔ↓［Ｎ］＋ａ↓［Ｍｎ３］Ｔ↓［Ｓ］＋ａ↓［Ｍｎ４］Ｔ↓［Ｌ］＋ａ↓［Ｍｎ５］Ｔ↓［Ｕ］＋ａ↓［Ｍｎ６］Ｔ↓［Ｒ］＋ａ↓［Ｍｎ７］Ｄ↓ ［１］＋ａ↓［Ｍｎ８］ＫＢ＋ａ↓［Ｍｎ９］Ｄ↓［２］＋ａ↓［Ｍｎ１０］Ｄ↓［３］＋ａ↓［Ｍｎ１１］ｔ↓［３］＋ａ↓［Ｍｎ１２］...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬琪，郭维均，李耳，左福隆，卢雄远，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]