炉前炉后控制与检测技术优化方案

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：表5-20 三角试片炉前控制2）快速金相检查法。表5-22 蠕墨铸铁炉前调整补救措施3.浇注后检测蠕墨铸铁浇注后常见检测方法有：断口分析法、音频检测法、超声波速度检测法和金相检测法。

1.炉前控制

蠕墨铸铁铁液质量炉前控制方法主要有：三角试样判断法，快速金相检查法，热分析法，氧电势法等。

1）三角试样判断法。一般采用潮模浇注三角试片，根据三角试片断口情况，判断蠕化处理效果，见表5-20。此法操作简易，但不能区分蠕化等级，检测时间较长，只能定性判断铁液质量。

表5-20 三角试片炉前控制

2）快速金相检查法。炉前浇注试片对照蠕墨铸铁金相标准，用显微镜观察蠕化情况，对铁液质量进行较准确的炉前判断。使用该方法进行炉前控制时，需要熟练掌握蠕墨铸铁石墨等级标准；同时由于铸件一般比试样大，金相试样上观察到的蠕化率与铸件本体有差异，应根据经验找出两者的对应关系。此法直观，但需要配备专职检验人员，且一般需2～3min才能测得结果。

3）热分析法。浇注ϕ30mm×50mm（稀土硅铁合金处理时，样杯尺寸ϕ40mm×60mm）试样，用热分析仪记录冷却曲线（见图5-21），根据冷却曲线上的各特征点算出石墨的蠕化率。方法如下

判据1：试样浇注温度1360～1420℃，浇注量220～250g，根据冷却曲线的8个特征值、原铁液C、Si成分，以及冷却曲线所属类型的回归方程，利用计算机测出蠕化率，精度±5%。

判据2：T_c或T_e为区分灰铸铁和球墨铸铁的判据，ΔTe和T_c至T_e段温度回升速度dT/dt为蠕化率判据：蠕化率50%～70%时，dT/dt（6～24）℃/min，ΔT_e（4～10）℃

蠕化率＞70%时，dT/dt（24～60）℃/min，ΔT_e（10～35）℃。

热分析法利用计算机可以简便迅速的自动测定，但由于影响冷却曲线形状特征的因素较多（特别是浇注温度、铁液量和原铁液成分），给实际应用带来一些困难，目前应用较少。

图5-21 典型冷却曲线及特征值

T_max—最高温度 T_l—初晶温度 T_c—共晶最低温度 T_e—共晶最高温度

ΔT₁—T₁-T_c ΔT_e—T_e-T_cl—从T₁至T_c的时间 e—从T_c至T_e的时间

4）浓差电池法（氧电势法）

①蠕化鉴别。包含铁液成分、蠕化剂成分在内的生产条件基本稳定的情况下，随着测得的氧电势E₀值的增加（表明铁液溶氧能力降低），对应的石墨组织蠕化率下降，球化率上升。如用稀土镁锌合金蠕化剂处理铁液，蠕化率与氧电势关系见表5-21。

表5-21 蠕化率与氧电势关系

②特点。氧电势法进行蠕墨铸铁铁液质量检测快速、简便、精确度高（误差±10%），适用于批量生产时自动测报，但对测氧探头质量和测试操作工艺要求严格。蠕化率与氧电势的对应关系受蠕化剂种类、铁液的Si、S含量等因素的影响，应预先针对具体生产条件先做工艺试验，以确定蠕化率与氧电势的对应关系。氧电势测头结构简图如图5-22所示。

图5-22 氧电势测头结构简图

1—绝缘耐火填料 2—回路极 3—防渣帽 4—参比极 5—引线 6—外防护套 7—插接件

2.炉前调整补救措施

针对蠕墨铸铁炉前处理时所出现的蠕化处理不足和蠕化过处理两种情况，采取调整补救的措施见表5-22。

表5-22 蠕墨铸铁炉前调整补救措施

3.浇注后检测

蠕墨铸铁浇注后常见检测方法有：断口分析法、音频检测法、超声波速度检测法和金相检测法。

（1）断口分析法

1）方法简介。待铸件自然冷却后，观察浇冒口断面，根据断口特征判断蠕化孕育处理是否成功。

2）蠕化鉴别

①蠕化良好。断口呈银灰色，有均匀分布的小黑点；蠕化率越高，冷却速度越快，则黑点越细密，断口呈黑白相间状；蠕化率越低，则黑点越少。

②蠕化处理过头。断口呈银灰色，无黑点，表明球状石墨过多。

③蠕化处理不成（有片墨出现）。断口呈灰色，表明石墨呈片状，黑色则为过冷石墨。

3）特点。简便易行，能正确区分处理成功与否，但难以评定蠕化等级。

（2）音频检测法

1）方法简介。将被测铸件置于支撑架上，敲击一端发出声音，利用音频检测仪，测出该铸件的固有振动频率，从而间接反映其组织特征。

2）蠕化鉴别。每一种有固定结构的铸件具有一定的频率范围，频率的大小取决于材质的弹性模量及其密度，与蠕化率有良好的对应关系。根据铸件质量要求，通过试验测定不同蠕化率时产品的频率范围，据此作为粗略判据。如某厂排气管的固有频率为：蠕化率＞50%，510～580Hz；蠕化率＜50%，＞580Hz；片状石墨，＜510Hz。

3）特点。操作简便，不带主观性，适用于单件大批量定型产品的生产，但此法目前尚不能对蠕化率进行分级判断。