鐵水熱分析取樣容器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種鐵水熱分析取樣容器，包括取樣容器外框，供熔融金屬澆注用取樣室，取樣室內(nèi)部凹槽，橫穿取樣容器的溫度傳感器，其中孕育劑通過(guò)粘接劑固定在取樣室內(nèi)部凹槽里，孕育劑與鐵水反應(yīng)并改變其冷卻凝固過(guò)程，粘接劑成中性不與孕育劑和熔融金屬反應(yīng)。本實(shí)用新型的取樣容器模擬包內(nèi)孕育過(guò)程，與普通的取樣容器比較，制造成本低廉，孕育劑熔解充分，熱分析測(cè)試準(zhǔn)確，可以有效的指導(dǎo)孕育劑、變質(zhì)劑添加，降低鑄造生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鐵水熱分析取樣容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鐵水熱分析取樣容器，更具體地說(shuō)，涉及一種用于在生產(chǎn)鑄鐵產(chǎn)品時(shí)進(jìn)行熱分析的取樣容器。
技術(shù)背景
[0002]基于此取樣容器的熱分析是用于監(jiān)測(cè)熔融金屬凝固過(guò)程的時(shí)間溫度變化曲線并以此來(lái)推斷成品基體組織、石墨形貌和機(jī)械性能等。這種取樣容器內(nèi)部設(shè)有取樣室，外部由耐火材料包圍組成，可以承受高溫鐵水灌注。在取樣容器內(nèi)部的取樣室里放入可以與熔融金屬反應(yīng)的中和劑。這種中和劑可以直接影響測(cè)試合金熔液的冷卻凝固過(guò)程，并借助溫度傳感器，例如本領(lǐng)域公知的熱電偶裝置，記錄并評(píng)定試樣溫度隨時(shí)間的變化。
[0003]按照熔融鑄造金屬種類(lèi)，傳統(tǒng)的熱分析取樣熔液包括鑄鐵熔液、鑄鋼熔液、輕金屬、重金屬及其他合金熔液。通過(guò)加入以硅元素為載體并混有銻、鉍、鈣、鋁等其他元素的孕育劑來(lái)控制鑄造合金熔液的凝固過(guò)程。
[0004]德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE-OS I 798 004公開(kāi)了 了一種使用熱分析輔助制造鑄鐵的方法。通過(guò)把熔融金屬澆注進(jìn)取樣容器來(lái)獲得熱分析結(jié)果，其中鐵水的凝固過(guò)程是靠孕育劑來(lái)控制的。粉末狀的孕育劑要么是在出爐前，要么是在出爐后加入進(jìn)鐵水熔融試樣。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)CN 1189743C公布的方法是在取樣容器內(nèi)部取樣室的表面涂上一層碲、硅鐵或者孕育劑等能改變鑄鐵熔體冷卻凝固曲線的中和劑。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101738334A描述了一種配備有入口的樣品室，含有碲的混合物會(huì)被流入的熔融金屬?gòu)娜肟谔帥_入樣品室。
[0005]上述加入孕育劑方式在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)影響熱分析測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。一方面因?yàn)樵杏齽┌殡S著熔融試樣一起加入取樣容器時(shí)會(huì)產(chǎn)生孕育分布不均勻；另一方面是表面涂層的孕育劑因?yàn)楸幌拗频毓潭ㄔ谌邮冶诿妫磻?yīng)放出的大量氣體可與孕育劑反應(yīng)而導(dǎo)致孕育不完全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，創(chuàng)造了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，節(jié)約成本，模擬包內(nèi)孕育過(guò)程的鐵水熱分析取樣容器。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種鐵水熱分析取樣容器，包括取樣容器外框，供熔融金屬燒注用取樣室，取樣室內(nèi)部凹槽，橫穿取樣容器的溫度傳感器，其中孕育劑通過(guò)粘接劑固定在取樣室內(nèi)部凹槽里，孕育劑與鐵水反應(yīng)并改變其冷卻凝固過(guò)程，粘接劑成中性不與孕育劑和熔融金屬反應(yīng)。孕育劑是在組裝取樣容器時(shí)撒入取樣室內(nèi)部凹槽里，粘接劑是摻水后以流體形式滴入取樣室內(nèi)部凹槽里。這里可以先加孕育劑后加粘接劑或者先加粘接劑后加孕育劑。
[0008]本實(shí)用新型中添加的孕育劑按照企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要制備，是為了在取樣室凹槽里靈活地嵌入達(dá)到不同中和效果的孕育劑。根據(jù)企業(yè)最終產(chǎn)品的不同，可以在凹槽里添加灰鐵用孕育劑、球鐵用球化劑、蠕鐵用蠕化劑或者是組合變質(zhì)劑。加入的不同孕育劑和變質(zhì)劑可以改變?nèi)廴诮饘倌踢^(guò)程的時(shí)間溫度變化，影響最終成品基體組織、石墨形貌和機(jī)械性倉(cāng)泛。
[0009]本實(shí)用新型中添加的孕育劑可以是粉末狀、顆粒狀或者是塊狀、片狀固體，根據(jù)不同的要求還可以為藥粒狀固體。賦予孕育劑特定造型是為了讓孕育劑更容易的釋放出來(lái)并與熔融金屬充分反應(yīng)。
[0010]本實(shí)用新型中添加的孕育劑用量是根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)包內(nèi)孕育占鐵水比重結(jié)合取樣容器內(nèi)孕育劑占試樣熔體比重來(lái)確定的。孕育劑用量依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)一般為鐵水重量的0.2%-0.4%。
[0011]本實(shí)用新型中使用的粘接劑由葡萄糖、果糖、蔗糖、褐色糖或者淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成。粘接劑成中性不與孕育劑和熔融金屬反應(yīng)，其中不含可以改變鑄造合金熔液冷卻凝固過(guò)程的化學(xué)成分。粘接劑要有足夠的黏性，在運(yùn)輸或者測(cè)試過(guò)程中不會(huì)因?yàn)榛蝿?dòng)而導(dǎo)致孕育劑脫落。理想化的粘接劑是在和熔液取樣接觸時(shí)完全的燃燒掉，保證孕育劑在接觸到熔融金屬時(shí)可以快速釋放并均勻熔解。實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)葡萄糖、果糖、蔗糖、褐色糖或者擁有足夠黏性的淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)特別的適合作為粘接劑。實(shí)際應(yīng)用中水溶蔗糖和褐色糖的粘接結(jié)果更好。
[0012]本實(shí)用新型中取樣容器外框，供熔融金屬澆注用取樣室，取樣室內(nèi)部凹槽根據(jù)鑄鐵澆包造型模擬制成，長(zhǎng)(H)寬(D)比大于2:1。選擇取樣室中設(shè)立凹槽并在其中固定孕育劑是參照包內(nèi)孕育過(guò)程，模擬熔融金屬熔液在澆包內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，保證熱分析反應(yīng)實(shí)際生
產(chǎn)結(jié)果。
[0013]本實(shí)用新型的取樣容器能夠根據(jù)當(dāng)前技術(shù)要求精準(zhǔn)的傳遞熔融金屬澆注進(jìn)取樣室時(shí)的熱負(fù)荷變化。根據(jù)熱分析測(cè)試儀器的需要，取樣容器內(nèi)部設(shè)有一個(gè)熱電偶來(lái)采集試樣熔液的溫度。這個(gè)熱電偶與現(xiàn)有技術(shù)相匹配，當(dāng)熱電偶和熔液試樣接觸時(shí)可以把冷卻溫度變化傳遞給測(cè)試儀器。同時(shí)取樣容器的高耐磨和高耐熱性可以通過(guò)在取樣室外框使用耐火材料來(lái)保證。為了擁有足夠的材料強(qiáng)度取樣容器可以整體由耐火型砂構(gòu)成并可以考慮取樣容器外框的耐火型砂由鋼支架支撐。
[0014]本實(shí)用新型的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在取樣容器能夠模擬鐵水包內(nèi)孕育過(guò)程，改變鐵水凝固過(guò)程的孕育劑通過(guò)粘接劑固定在取樣室內(nèi)部凹槽里。熱分析測(cè)試準(zhǔn)確，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證可以指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程的孕育劑、變質(zhì)劑添加，降低鑄造生產(chǎn)成本。根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要，孕育劑的種類(lèi)、形態(tài)和用量在制造取樣容器時(shí)就被考慮在內(nèi)。選用的粘接劑成中性不與孕育劑和熔融金屬反應(yīng)，當(dāng)接觸高溫熔液時(shí)粘結(jié)劑完全的熔解或者氣化，保證孕育劑可以快速釋放并均勻熔解。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為鐵水熱分析取樣容器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為鐵水熱分析取樣容器的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。[0018]如圖1所示，為鐵水熱分析取樣容器結(jié)構(gòu)示意圖，所述的鐵水熱分析取樣容器主要由取樣容器外框1、接收熔融金屬灌注的取樣室2、取樣室內(nèi)部凹槽3、孕育劑4、粘接劑5和熱電偶6組成。
[0019]制作時(shí)，如圖2所示，孕育劑4通過(guò)粘接劑5固定在取樣室內(nèi)部右側(cè)凹槽3里。孕育劑4可以是以粉末狀或者顆粒狀形態(tài)撒入凹槽3，然后由粘接劑5包圍固定；同時(shí)孕育劑4也可以是片狀的固體直接黏在凹槽內(nèi)的粘接劑涂層上，或者粉末狀的孕育劑撒到凹槽內(nèi)的粘接劑涂層上。以上兩個(gè)方法都是等水溶粘接劑凝固后把孕育劑固定在凹槽里。
[0020]孕育劑4使用硅鐵90。
[0021]孕育劑4用量為鐵水試樣重量的0.2%-0.4%。
[0022]粘接劑5是摻水后的蔗糖或褐色糖。
[0023]取樣容器外框I由耐火型砂制成，取樣容器外框I的長(zhǎng)(H)寬(D)比大于2:1，內(nèi)部凹槽3和取樣容器一體成型，取樣室2能夠承受高溫鐵水的灌注。
[0024]在取樣容器內(nèi)距離底面一定的位置安裝熱電偶6，熱電偶平行于底面橫穿取樣容器。熱電偶外圍包有玻璃纖維套管，起到高溫保護(hù)作用。
[0025]使用時(shí)，將鐵水試樣澆注進(jìn)取樣室2進(jìn)行熱分析測(cè)試。鐵水與孕育劑4接觸時(shí)，粘接劑5氣化，孕育劑完全釋放。隨著灌注過(guò)程中鐵水的運(yùn)動(dòng)，內(nèi)置孕育劑可以快速均勻地分散在熔液中，影響鐵水的冷卻凝固過(guò)程。凝固過(guò)程的溫度隨時(shí)間變化通過(guò)熱電偶6采集并通過(guò)外框I內(nèi)嵌的熱電偶連接線將熱電變化信號(hào)傳遞給分析測(cè)試儀器。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵水熱分析取樣容器，包括取樣容器外框(I )，供熔融金屬澆注用取樣室(2)，取樣室內(nèi)部凹槽(3)，橫穿取樣容器的溫度傳感器(6)，其特征在于:孕育劑(4)通過(guò)粘接劑(5)固定在取樣室內(nèi)部凹槽(3)里，孕育劑與鐵水反應(yīng)并改變其冷卻凝固過(guò)程，粘接劑成中性不與孕育劑和熔融金屬反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水熱分析取樣容器，其特征在于:孕育劑(4)可以是粉末狀、顆粒狀或者是塊狀、片狀固體，根據(jù)不同的要求還可以為藥粒狀固體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水熱分析取樣容器，其特征在于:孕育劑(4)用量是根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)包內(nèi)孕育劑占鐵水比重結(jié)合取樣容器內(nèi)孕育劑占試樣熔體比重來(lái)確定的。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK203688482SQ201420008995
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】張大卓, 王輝 申請(qǐng)人:張大卓, 王輝