专利名称：铁水中碳和硅含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种铁水中碳和硅含量的测定方法，并且具体涉及一种通过热分析法预测铸铁水或生铁水中碳和硅含量的方法。在下文中，如不需要限定铸铁或生铁时，则称之为“铸铁”。
把由冲天化铁炉制备的铁水或在高炉中熔化的生铁水称之为“共晶体组成”，并且根据冲天炉焦炭的含量和吹入高炉中的风量的这些操作条件，将金属熔液的共晶体组成中的碳成分转化为亚共晶或过共晶铁。
在一些条件下，为了得到所需要的成分可以在铸铁水中加入硅等添加剂，并且在生铁的情况下，将生铁水转送进转炉中分离碳和硅从而将其转化为钢。为了从生铁水中得到钢，应当根据碳和硅的含量来控制送入转炉中的空气的量。
通常，采用发射光谱分析方法来测量铸铁水或生铁水中的碳或硅的含量。
在发射光谱分析过程中，将部分金属熔液舀入采样容器中，并将该样本固化。用极为精细的磨料将该固化样本的表面抛光，并且进而分析该抛光过的表面。
过去，采用热分析来测量铸铁水中碳和硅的含量。尽管铸铁水中各个亚共晶组成和过共晶组成的碳当量值(CE)彼此不同，在通过分析得到的冷却曲线中，所有组成的初晶温度通常绘制在同一点处。所以，用来测量铸铁水中的碳和硅含量的热分析方法常被限制在少量的亚共晶或过共晶铸铁中。
在完全过共晶铸铁中，从该铸铁水中结晶出石墨或碳化铁(Fe3C)。然而，如相图中所显示出来的，石墨和碳化铁的初晶温度彼此不同，并且石墨和碳化铁中碳的含量也不相同。
亚共晶体的初晶仅为奥氏体铸铁，并且用该奥氏体的亚共晶温度可以测量碳含量。
如铸铁水的Fe-C相图中所示，在过共晶区域中，有两条液相线(AB和BE)。用初晶温度可以测量出铁水中碳的含量，但是由于没有足够的晶核，碳化铁的液相线不能显示在图中。因而，实际的初晶温度显示在两条液相线之间。
如果铸铁水是亚共晶铸铁，结晶出石墨或碳化铁。如果铸铁水中的石墨核相当过剩，石墨液相线会出现在铸铁水的Fe-C相图中。另一方面，如果铸铁水中没有足够的石墨核，在过冷条件下冷却，并且初晶温度低于液相线。
铸铁水中缺少石墨核时，结晶出碳化铁。然而，实际铸铁水中的形核材料状态使得不会形成石墨液相线，也不会作为一条碳化铁的液相线出现在金相图上。
于是为了测量实际铸铁水中碳的含量，需要在其中加入足够的石墨形核材料，或者消散其中含有的石墨形核材料。
在上文所述的情况下，如果金属熔液处于过共晶状态，用常规的热分析方法不能测量或测定铸铁水或生铁水中碳或硅的含量。
本发明的一个根本目的在于提供一种测定铸铁水或生铁水中碳和硅的含量的方法。
本发明的其他目的将在下文中显示。
所附视图是铸铁水的Fe-C相图。
为实现上述目的，根据本发明的用于测定铸铁水或生铁水中碳和硅含量的方法包括以下步骤(1)预备一个第一采样容器，其中装有少量的碲(Te)，用来在金属熔液的热分析中使用；(2)预备一个第二采样容器，其中装有少量的硅(Si)；(3)舀金属熔液同时放入第一和第二采样容器中；(4)对第一采样容器中的铸铁水进行热分析；(5)对第二采样容器中的铸铁水进行热分析，(6)对第一采样容器和第二采样容器中的铸铁水的初晶温度进行比较。
根据本发明，通过在第一采样容器中加入少量的碲和在第二采样容器中加入少量的硅对铸铁水进行热分析，然后对两个采样容器中的铸铁水的初晶温度进行比较。
作为上述比较的结果，如果第一采样容器中的铸铁水的初晶温度比第二采样容器中的高，可以确定该铸铁水是亚共晶铸铁。与之相反，如果第二采样容器中的铸铁水的初晶温度比第一采样容器中的高，可以确定该铸铁水是过共晶的。
进而，由于第一采样容器中含有少量的碲，该铸铁水中的初晶体形成碳化铁。所以，当样本确定为是亚共晶铸铁时，通过它的校准曲线可以很容易地得知样本中碳的含量。
另一方面，当向含有硅的第二采样容器中舀铸铁水样本时，由于硅的作用铸铁水中的碳当量将增加。因而，如相图中所示，该铸铁水的初晶温度接近共晶温度，该温度低于第一采样容器中铸铁水的初晶温度。
当所使用的样本是过共晶铸铁时，第二采样容器中的样本的初晶温度高于第一采样容器。
确定了是过共晶铸铁还是亚共晶铸铁以后，用校准曲线可以测量第一采样容器中铸铁水的碳的含量。
进而，由于第一采样容器中含有碲，即使第一采样容器中的铸铁水是过共晶铸铁，它固化为白生铁，并能得到一个固定的共晶温度用来分析碳和硅。
对编号为No.1至No.5的铸铁水样本分别将它们维持在1500℃的温度，对其的碳(C)含量和硅(Si)含量以及碳的当量值(CE)进行了化学分析，如表I所示。
将上述样本舀至加有少量碲的第一采样容器、加有少量如硅铁合金(如Fe-75％Si)或Fe-40％Si-10％Ca的硅的第二采样容器以及没有添加剂的第三采样容器中，然后，通过热分析样本得到冷却曲线，以分别测量初晶和共晶温度，碳和硅的含量、以及碳当量。
表I样本No.1No.2 No.3 No.4No.5C(％) 4.754.44.13.753.5Si(％) 1.4 1.41.41.4 1.4CE 5.2 4.94.64.3 4.0对No.1至No.5号样本进行热分析的结果如表II所示，表III给出了这些样本中的碳和硅含量。
表II(热分析结果)初晶温度CE 4.0 4.3 4.6 4.9 5.2第一采样容器 1192 1150 1124 11641212第二采样容器 1189 1152 1167 12231258第三采样容器 1195 1157 1160 11851241共晶温度第一采样容器 1123 1123 1123 11231122第二采样容器 1150 1152 1153 11541153第三采样容器 1129 1133 1147 11491151表III样本 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5C(％)4.74.44.13.83.5Si(％) 1.41.41.41.41.4CE 5.24.94.64.34.0对比表I和表III可知，根据热分析得到的结果接近化学分析的结果。
根据本发明，使用加有少量碲的第一采样容器和加有少量硅的第二采样容器对同样的铸铁水样本进行热分析，并对第一采样容器和第二采样容器中的铸铁水的初晶温度进行比较。
权利要求
1.一种用于测定铸铁水中碳和硅含量的方法，包括以下步骤(1)预备一个第一采样容器，其中装有少量的碲(Te)，用来在铸铁水的热分析中使用；(2)预备一个第二采样容器，其中装有少量的硅(Si)；(3)舀所说的铸铁水同时放入所说的第一和第二采样容器中；(4)对所说的第一采样容器中的所说的铸铁水进行热分析，(5)对所说的第二采样容器中的所说的铸铁水进行热分析；(6)对所说的第一采样容器和所说的第二采样容器中的所说的铸铁水的初晶温度进行比较。
2.根据权利要求1的用于测定铸铁水中碳和硅含量的方法，其中所说的硅来自硅铁合金。
3.根据权利要求1的用于测定铸铁水中碳和硅含量的方法，其中所说的硅是Fe-75％Si。
4.根据权利要求1的用于测定铸铁水中碳和硅含量的方法，其中所说的硅是Fe-40％Si-10％Ca。
全文摘要
公开了一种用于测定铸铁水中碳和硅含量的方法。该方法包括步骤:为进行热分析将铸铁水舀入加有少量碲的第一采样容器和加有少量硅的第二采样容器中,和比较第一采样容器和第二采样容器中的铸铁水的初晶温度。
文档编号C21C1/08GK1264039SQ0010451
公开日2000年8月23日 申请日期2000年2月4日 优先权日1999年2月4日
发明者森中真行, 奥园强 申请人:金属科学有限会社, 株式会社佑和