Способ определения химического состава чугуна

Способ определения химического состава чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при опр.еделении содержания С, SI и СЕ в чугуне. Цель изобретения - повышение точности определения углерода, кремния в чугуне.и его углеродного эквивалента методом термического анализа Новый способ определения температур начала и конца кристаллизации чугуна включает измерение температуры охлаждения сплава во времени, фиксироваюте кривой кристаллизации во времени 5 определение скорости изменения температуры пробыр установление по ней скорости охлаждения расплава и скорости охлаждения закристаллкзо- . вавшегося металла5 определение температуры начала кристаллизации по отс11онению скорости охлажд.ения пробы от скорости охлаждения расплава, а температуру конца кристаллизации определяют по пересечению кривой ско- Р ости охлаждения пробы с кривой скорости охлаждения закристаллизовавшегося металла. Определение скорости , изменения температуры -пробы позволяет повысить точность определения С, Si и СЕ, 2 ил., 1 табл. §

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН

Р11 4 G 01 1! 33/20

ОЛИОАНИЕ NSGEPEYEHHR

К Д ВТОРСНОЫЪ СВЖДЕТЕЛЬС 7 ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4067326/22-02 (22) 10.03.86 (46) 07.11.87. Бюл. N 41 (71) Московский автомобильный завод им. И.А,Лихачева (72) А,Н.Снигирь, А.1О.Конов, П,В,Иат- веев, A,В.Дудик, A.Ñ.ÀâåðþòïêHH и Г,Б.Петров (53) 669,131,.6:669.131 7 (088.8) (56) Заявка 0РГ Р 2919625, кл. G 01 Й 33/20, Авторское свидетельство СССР

М - 789965 кл, С 01 И 25/06, 1978 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИЯЧЕСКОГО

COCTAÂA ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и мажет быть использовано при опр,еделении содержания С, S i и СЕ в чугуне, Цель изобретения — повьчпение точности определения углерода, кремния в чугуне и его углеродного эквивалента методам термического анализа. Новый способ определения температур начала и — îíöà кристаллизации чугуна включает измерение температуры охлаждения сплава во времени, фиксирование кривой кристаллизации во времени, определение скорости изменения температуры пробы, установление па ней скорости охлаждения расплава и скорости охлаждения закристаллизонавшегася металла, определение температуры начала кристаллизации по отклонению скорости охлаждения пробы от скорости охлаждения расплава, а температуру конца кристаллизации определяйт па пересечению кривой скорости ахла. -;,"дения пробы с кривой скорости охлаждения закристаллизовавшегося металла, Определение скорости изменения температуры .пробы позволяет повысить точность определения С, Si и СЕ, 2 ил., 1 табл.

1 1

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов определения температур начала и конца кристаллизации методом термического анализа.

Цель изобретения — повышение точности определения содержания углерода, кремния и углеродного эквивалента в чугуне.

Предлагаемый способ заключается в том, что после фиксирования температуры охлаждения и кристаллизации пробы дополнительно измеряют скорост изменения температуры пробы, по ней устанавливают скорость охлаждения расплава до начала кристаллизации и скорость охлаждения закристаллиэовавшегася металла, температуру начала кристаллизации определяют по отклонению скорости охлаждения пробы от скорости охлаждения расплава, а температуру конца кристаллизации— по пересечению кривой скорости охлаждения пробы с кривой скорости закристаллизовавшегося металла.

350б11 2 пара фиксирует охлаждение уже эакристаллиэовавшейся пробы.

На фиг.1 показаны идеальная кривая (а) охлаждения пробы металла, 5 реальная кривая (б) охлаждения, снимаемая термопарой, и кр..вая закона охлаждения (в) .

Реальная кривая (б ) не такая гладкая, что связано с тем, что приборы (термопара, вольтметр и т,д,) допускают определенные погрешности. B связи с этим возникают трудности в ь нахождении моментов времени, харак15 териэующих начало и конец кристаллизации.

В предлагаемом способе определе-i ния начала и конца кристаллизации после измерения ".емпературы охлаж20 дения во времени и фиксирования температуры кристаллизации во времени (кривая 6) измеряют скорость изменения температуры расплава, т.е, рассчитывают ее по кривой охлаждения

25 при помощи формулы

Пример„Из расплава отбирают пробу и при помощи термопары фиксируют кривую охлаждения в интервале

1500-950 С. Фиксирование температуры пробы начинается раньше, чем она достигает температуры ликвидус, и заканчивается позже достижения температуры .солидус.

На фиг.1 приведена кривая охлаждения металла; на фиг,2 — кривая скорости изменения температуры.

Кривая охлаждения металла состоит из трех интервалов охлаждения — интервала охлаждения жидкого металла, не претерпевшего никаких фазовых изменений (1), интервала кристаллизации металла (2), интервала последующего охлаждения уже закристаллизовавшегося металла (3).

Началом кристаллизации является тот момент времени, с которого кривая охлаждения пробы начинает отклоняться от закона охлаждения. Закон охлаждения представляет собой кривую, по которой должен бы охлаждаться расплав, если бы он не испытывал структурных изменений, Концом же кристаллизации является тот момент времени, с которого кривая охлаждения пробы снова изменяется по закону охлаждения, что значит, что все фаэо— вые превращения произошли и термоу

ЗО где T (;) — значение скорости изме» нения температуры в момент времени с;,- сглаженное К раз;

Т (;,,) — значение температуры в

1ф1

35 момент времени,+„

К вЂ” число значений температуры,, по которым производится сглаживание (при фиксировании кри40 вой охлаждепия чугуна достаточно брать К=З); интервал времени между фиксируеььпш значениями температуры.

45 Кривая 1 скорости изменения температуры, полученная таким образам поУ казана на фиг,2, откуда видно, что началу кристаллизации соответствует момент времени, когда кривая скорости

5р изменения температуры начнет отклоняться от производной закона охлаждения (фиг,2), Кривая 2 производной закона охлаждения определяется следующим образом, Выбираются десять точек на кривой скорости изменения температуры Т (r;)

Т (

10 (2) 15

Т (о,) In(T ("., ) % ((. Э

<о

T (",) (к 1 — ((„(, c (3) 20

dT (i) - ф,„° („

Т (

Параметры ъ„ и (определяются по формулам

1 где Т (а, ) и Т ((., ) - значения скорос-25 ти изменения температуры в моменты времени

< (И < о COOT ветственно. 30

Определив таким образом производную закона охлаждения, т.е, скорость охлаждения расплава до момента начала кристаллизации, определяют момент начала кристаллизации. Для этого выбирают определенную погрешность ,8, которой определяется момент начала кристаллизации, равную 0,7 (это сВязано с тем, что кривая скорости изменения температуры на этом участ- 10 ке недостаточно гладкая из-за приборных шумов). Далее составляется неравенство (T (() - Т ((.)) = о (45 где Т,,к(") и Т (<) — значения производной закона охПосле этого проверяют, удовлетворяет ли данному неравенству значение скорости изменения температуры и производной закона охлаждения в момент времени,, Если они не удовлетворяют неравенству (4), рассматривается следующая пара значений скорости изменения температуры и производной закона охлаждения и т.д.. до тех пор, пока в очередной момент времени о„ рассматриваемая пара значений Т„(ь„) и Т ((.„) не будет удовлетворять неравенству (4), Это означает то, что кривая скорости изменения температуры отклонилась от кри-вой производной закона охлаждения более, чем на о, следовательно, начался период кристаллизации. Момент начала кристаллизации определен с погрешностью Б, но данная погрешность велика (т.е, процесс кристаллизации начинается немного раньше).

Уточнение определения момента начала кристаллизации производится следу.ющим образом.

Определив значение скорости изменения температуры(,при котором выполняется неравенство (4}, рассматриваютследующие десять значений скорости изменения температуры Т (о„), Т (<„,),..., Т (i „„), где Т (ск) — значение скорости изменения температуры, при котором выполняется неравенство (4), причем эти значения берутся такйм образом, что Т („) с Т (с к() ° ° °

< Т (о „,(), и все они располагаются ( последовательно ° ПО эначичям 1, о ) и Т (

I ( где Т (g. ) и Т ((K) значения ско рости изменения температуры в моменты

"ремени ((-q u

3 соответственно.

Далее составляется неравенство (Т„(о) - Т () ) ъ6, новая погрешность

1 которая намного меньше предыдущей;

1

-(9 ) (((. — ----.М=- 6 )-9((. < ((лЪ

Т, (() — значение построенной 1 прямой в данный момент ( времени;

Т (<) — значение производной закона охлаждения в данный момент времени.

Опыт показывает, что новое значение погрешности 6 в данном случае можно выбрать равным 0,1, После этого проверяется удовлетворяют ли данному неравенству значения скорости изменения температуры охлаждения.

Если значение Т (() не удовлетворяет неравенству (б), рассматринается следующее значение Т {ь„,) и т.д. до тех пор, пока очередное рассматриваемое значение Т ((,„ ) не будет удовлетворять неравенству 1,6), Это означает, что кривая скорости изменения температуры пробы отклонилась от построенной прямой на 0,1 (оптимальные значения 0 лежат в интервале О,1 — 0 2). Таким образом момент начала кристаллизации .определен более конкретно, Иллюстрация данного этапа определения приведена на фиг.2,, Момент конца кристаллизации определяется аналогично, Рассматривается значение скорости изменения температуры пробы в конце зафиксированной кривой охлаждения

Т (() . Далее рассматриваются пред//» шествующие двадцать значений Т ((-M,), Т (тц„),... Т ((,„,„), которые выбираются таким образом, чтобы они были заведомо меньше значения скорости изменения температуры пробы в конце зафиксированной кривой охлаждения и следовали друг за другом. Используя значения скорости изменения температуры Т ((„ ) и Т {(z,,) в моменты времени с N и (.N-9 соответственно, рассчитывается произьодная закона охлаждения на интервале 1 (фиг,„1) по формуле

50б11 где Э, и, — параметры, характеризующие охлаждение закри ст алли э онанше гося металла .

Параметры 9i,z и а,. определяются по формулам

Определив таким образом производную закона охлаждения на данном интервале, определяют момент конца кристаллизации, ксторый представляет собой пересечение производной закона охлаждения и кривой скорости изменения температуры пробы, т.е. одновременно рассматриваются значение скорости изменения температуры пробы и соответстнующееданному моменту времени значение производной закона охлаждения„ Если эти значения не равны, рассматривается следующая пара значений,, предшествующая данной.

Такая процедура начинается с рассмотрения значения скорости изменения температуры н конце зафиксированной кривой и соответствующего ему значения производной закона охлаждения и заканчивается н тот момент, когда

35 значения скорости изменения темпера= туры и производной закона охлаждения становятся равными. Данньй момент времени и соответствующая ему температура пробы считаются моментом времени и температурой конца кристаллизации {фиг.2).

Результаты сравнительного анализа определения температур начала и кон4 ца кристаллизации чугуна, определенные по известному и предлагаемому . способам, а также результаты выделения содержания С, S (и СЕ и данные химического анализа приведены в таблице.

1350611

33

О 33 ОВС

3 CaC:

3 со

СЧ 33Ъ о

I !

333 М

СЧ

CO

С 3

ОЪ

СЧ

С

3 о

) 1 м

° Ф ь

РЪ

3

« с«Ъ

О 33Ъ о

С Ъ РЪ

i ai вй 333

I z

В СЪ

С Ъ

МС3 л а«3 ь

С3

СЭ

СЧ! е

В

Ц о о

CO СЧ о о

СЧ

Оа

a/\

В3 о

33 сч 3съ

СЧ ССЪ

° Ф Т дФ I

33Ъ

СО

СЧ

СЧ

СЧ .Ф о о

ССЪ

С Ъ

С а ЧЪ

СЧ СЧ

О

3Ъ

СЪ .

О\

СО

СЧ л

О С

С Ъ с Ъ

О СЪ

CO C о о о о о

СО о

СЧ Ф о

СЧ

I «43 о

1 о м

С3 х х

33Ъ

СО

С 3 аС3

°

СЧ

33Ъ

33а ! Cf 3В 1 43

ССЪ

С

С Ъ съ о

ССЪ С«\ о

С Ъ

МБ

CO

ССЪ . О

«

С 3

И

В3 О, а

31

1 х щ 3л

С! о а -"Ь

C3 аа х вч

4 333 м

О3

В3

Ф сб О 1

I1 аса а

В3 33Ъ

О1Ь

С3 (Ч сЧ а !. о х- о

0a °

ge+o

С3 33Ъ I«

«>

lC СО

3С Ож

C3.+ О

О СЪ а

C3В В В

Г-Ъ

7"Я

4,, 1

f!! ) f

1 (1 =":1,: с.

*ъ

EN

Ъ. !

" f

1, Диг .

ВБИПИ Заказ 1281/4 6

g@p ";76 подписное

Произв,, -по...тигр, пр — —.ие,„. г,.."..:.;"орor>,, ул. Проектно.я 4

9 1 3.50

Как следует из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает поьышенную точность определения 51, уменьшая погрешность с 5I 9-l.":147 до 1,535

2,ббпр, и С, уменьшая погрешность с

3,5-16,6/,цо 0,77- „863„ Уменьшается также погрешность определения углеродного эквивалента.

Формула изобретения

Способ определения жпического состава чугуна, включающий измерение температуры охлаждения с-.. лава во времени, фиксирование кривой кристаллизации, определение температур начала и конца кристаллизации и определение химического состава спла61 i 1С ва, отличающийся тем, что с целью повышения точности Grrpp

I деления содержания углерода, кремния v. углеродного эквивалента в чугуне, после фиксирования температуры охлаждения и кристаллизации дополнительно огределяют скорость изменения температуры пробы, устанавливают по ней скорость охлаждения закристаллизовавшегося металла температуру начала кристаллизации определяют по отклонению : скорости охлаждения пробы î- скорости охлаждения металла,. a т"..емпературу ко -ца кристаллизации опрецеляют по пересчению кривой скорссти охлаждения пробы с кривой скорости охлаждения эакристллизовавшегося металла.