熱分析儀器使用過程中應(yīng)注意的問題劉長起王學華天津撤布浪斯探測儀器有限公司，天津300251）鑄鐵爐前快速熱分析技術(shù)是以鑄鐵組織形成過程的凝固溫度曲線為被測對象，對凝固溫度曲線進行數(shù)學分析，得到不同成分下曲線的特征點，根據(jù)預(yù)先確認后的數(shù)學模型計算出鐵液的碳當量（CE%）、碳含量（C%）、硅含量（S%）等指標的鑄鐵爐前快速分析技術(shù)，測量精度可以達到CE：0.10%，是鑄鐵生產(chǎn)中爐前使用的簡潔、快速、準確的儀器，在工業(yè)發(fā)達國家被廣泛應(yīng)用于爐前鐵液的在線測量。隨著近幾年國內(nèi)鑄造市場的快速發(fā)展，熱分析儀在獨資、合資和生產(chǎn)出口鑄件的工廠得到迅速的普及，并取得很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　但在我們多年的現(xiàn)場服努過程中，熱分析儀器的使用在許多工廠都存在著或多或少的問題，有著各種各樣的懷疑。結(jié)合多年的現(xiàn)場經(jīng)驗，把我們在服努過程中遇到的一些大家關(guān)心的普遍問題進行歸納總結(jié)如下，供廣大相關(guān)人員探討、交流、提高，以使熱分析技術(shù)的應(yīng)用能在鑄造工廠被廣泛地使用，發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

　　1熱分析儀器的實際使用特點及檢量線的調(diào)整1.1熱分析技術(shù)的原理熱分析的原理出自鐵碳平衡相圖，它給出了鐵液成分與凝固過程中相變溫度之間的定量關(guān)系。鐵液凝固相變溫度又與鑄件成型后的各項物理性能存在一定的關(guān)系。熱分析儀就是通過這種關(guān)系進行金屬材料各項性能指標的預(yù)測，通過調(diào)整鐵液中主要的碳、硅含量，得到不同的鑄件組織性能。

　　1.2儀器分析原理與實際情況的不同之處鐵碳平衡相圖的測定方法是在一種理想狀態(tài)下測定出的結(jié)果，而熱分析技術(shù)測定出的冷卻曲線是生產(chǎn)實際中的鐵液冷卻曲線，它的成分相對復(fù)雜，冷卻曲線的形態(tài)與標準狀態(tài)有一定的差異，但正是這種差異更能代表鐵液的實際狀態(tài)，使用這種實際鐵液的冷卻曲線進行鐵液質(zhì)量分析與控制更加接近生產(chǎn)實際，其結(jié)果將更加準確，控制的精度更高，在生產(chǎn)中發(fā)揮的作用將更有力。

　　1.3儀器的檢量線調(diào)整熱分析的測量結(jié)果是通過計算得到的，計算公式是通過回歸統(tǒng)計方法得來的。儀器所帶的公式系數(shù)為實驗室條件下標準數(shù)據(jù)，可允許企業(yè)直接應(yīng)用。但各工廠的原料、熔煉工藝不同，各種牌號鐵液的成份配比不同，會帶來不同的偏差。當偏差過大時，為能與各個不同的使用企業(yè)情況吻合，需要重新修正公的相關(guān)系數(shù)，這就使熱分析儀器使用時會有檢量線調(diào)整問題（具體的調(diào)整方法見熱分析儀器的使用說明書）。

　　2熱分析檢測結(jié)果與鐵液質(zhì)量的關(guān)系鐵液質(zhì)量的好壞不僅僅指成分是否符合標準要求，鑄件成型后的物理性能是評價鐵液好壞的zui終標準。

　　許多研究證明影響鑄件物理性能的眾多因素中，除了鐵液中各種成分的具體含量，鐵液性狀也是影響鐵液質(zhì)量的一個重要因素。所謂鐵液性狀即在某一時刻鐵液所處的狀態(tài)。不同的熔煉過程的不同時刻鐵液的性狀是各異的，這種性狀隨時間而動態(tài)變化，這種性狀的不同必然會對鑄件性能產(chǎn)生影響。但鐵液性狀對鐵液質(zhì)量、zui終的鑄件質(zhì)量等的影響，如果使用常規(guī)的基于成分的分析方法我們無法加與區(qū)別。對于基于過程測定的熱分析法來講，由于其測定的是鐵液動態(tài)凝固的一個芫整過程，通過對不同測定過程進行對比分析，即可區(qū)分出這種性狀的不同，從而為我們研究鐵液性狀對鑄件質(zhì)量的影響提供了一種有利的定量分析工具。是曰本撤布浪斯公司的熱分析儀TCS對同一爐鐵液不同保溫時間進行測定的結(jié)果。從測定結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，同一爐鐵液在不同的狀態(tài)下其澆注后的組織性能各不相同，即證明了鐵液質(zhì)量并不是只與成分有關(guān)，要獲得高質(zhì)量的鐵液需要進行多種因素綜合控制，而這是化學和光譜的成分分析方法不能實現(xiàn)、不能達到的地方，熱分析技術(shù)卻獨善此長。

　　中國鑄造裝備與技術(shù)1/2007 15對同一爐鐵液保溫不同時間測量的結(jié)果熱分析技術(shù)應(yīng)用于爐前控制，可以更加全面地反映鐵液質(zhì)量。正是由于這一點，當工廠的原材料變化較大時；熔煉工藝發(fā)生較大的變化時；成分配比發(fā)生較大的變化時，都需要對熱分析儀器進行檢量線調(diào)整。

　　3儀器使用過程中的問題3.1樣杯的使用問題（a）對于成分分析，一定取未孕育的原鐵液澆入樣杯；（b）注入鐵液溫度高于初晶溫度5（TC，溫度低則不能測定出初晶溫度，溫度太高則容易熔斷熱電偶絲；（c）注入鐵液量要求充滿樣杯體積的90% 100%，太少則溫度平臺變陡，不能識別出正確的特征點；太多時鐵液溢出使成分及性能測定樣杯中的添加劑失，不能發(fā)揮作用。在球化率測定中鐵液量還引起樣杯的熱容量變化。

　?。╠）―次測量芫成后，盡快取下用過的樣杯，避免樣杯座溫度升高，影響以后測量精度。

　　3.2冷卻曲線異常的問題U）冷卻曲線I明顯，但共晶溫度出現(xiàn)回升，Ts測試失?。ǎ?。

　　原因①樣杯中少I；或無Te；②鐵液中微量元素干擾（Ti）；③孕育后鐵液，強烈的孕育作用祗消了白口化元素的作用。

　?。╞）冷卻曲線無I點，但Ts平臺存在（，4）。原因①澆注溫度低于初晶溫度；②鐵液碳當量太高或太低，超出儀器的測量范圍。

　　原因一些合金元素在初晶階段放出大量結(jié)晶潛熱。高Cr鑄鐵發(fā)生此現(xiàn)象的情況多。

　　3.3儀器的接地問題在大功率電氣設(shè)備附近使用熱分析儀器，曲線的形狀有時出現(xiàn)鋸齒狀或共晶平臺處出現(xiàn)溫度漂移，造成測量失敗。此時，補償導(dǎo)線及儀器的屏蔽是關(guān)鍵問題，一定要單獨做地線，保證絕緣電阻小于1以下。

　　3.4合金鑄鐵問題特殊的合金鑄鐵，由于合金元素的含量偏大，合金元素對冷卻曲線的影響程度要大于金屬液體中的碳、硅對曲線的影響。雖然CE%、C%、Si%都在儀器的測量范圍之內(nèi)，但也不能很準確測量該種鐵液的相應(yīng)成分。上海，廣州、秦皇島等都有這一情況發(fā)生過。

　　3.5其它（a）高磷鑄鐵問題：高磷鑄鐵中，磷的作用相當于1/3的硅，對硅的成份分析有很大的影響，使用時需進行特殊處理。

　?。╞）沖天爐溶煉時，偶爾的共晶再輝，除少數(shù)白口元素失或鐵液倒多白口化元素作用減弱外，大多數(shù)客戶是由于爐料中微量元素的偶然變化所造成。

　?。╟）一些孕育后的鐵液，也能直接用白口化樣杯進行測量，但當使用強烈孕育效果的孕育劑后，可能就不能測量了，需要改在孕育前使用。

　　4結(jié)論（1）與其它成分分析儀器的對比在對各種成分分析方法的比較后，從操作性能、時間效率、綜合費用上，熱分析的使用都是很好的選擇。

　?。?）冷卻曲線問題不正常的冷卻曲線，反映了不正常的鐵液狀態(tài)或不正確的操作，應(yīng)很好地分析比較，處理突變的鐵液，糾正不正確的曰常操作。

　　（3）鐵液性狀的量化熱分析對鐵液性狀的分析是其它成分分析不能比擬的，可以利用它對同種成分的鐵液得到不同物理性能的鑄件。

　?。?）一些高合金元素的鑄鐵，需要進行特殊的處理后，才能使用熱分析