生铁含硅量分析方法、装置和取样模具制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生铁含硅量快速分析方法和装置，该方法是将细长的棒状样品置于具有一定温差的两根电极间，通过测量出其温差电动势测量出该样品的硅含量，该装置由高低温电极、高温端电极控制、试样夹持、温差电动势测量、硅含量计算、结果显示几部分组成，高低温电极上各有一镍铬－康铜热电偶，同时热电偶的正极镍铬为电极，高温端电极的发热体外有均热体２，本发明专利技术可缩短分析时间，提高测量精度，达到标准偏差Ｓ．Ｄ．＝０．０１８％。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对生铁进行化学成份分析的方法和装置，尤其是通过测量生铁样品热电动势进行硅含量分析的方法和装置。生铁中硅含量的测定通常采用化学或光谱分析，随着钢铁冶炼工艺的发展，在线快速分析生铁中硅含量的方法随之出现，该方法利用塞贝克温差热电动势效应，其基本原理为在一个由两种不同金属导体组成的闭合回路中，当此回路的两个接点存在不同的温度时，只要保持两接点有温度差，回路中就产生一电动势，其温差热电势的大小取决于两个节点间的温差以及这两种金属导体的成份。温差一定，其中一种金属的成份一定，则电动势值是另一种金属成份的单值函数。日本出版的<铁和钢>85-S1211介绍了一种根据该原理进行生铁含硅量测定用的装置，是由试样研磨和温差电势测量两部分组成，其中温差测量部分由测温、控温装置、高低温两端电极、温差电势测量及硅含量计算与显示等部分组成，其高温电极外有发热体，均热体位于发热体中间，且尺寸较小，这样当试样置于两极之间时高温端温度会有较大的下降，要使温度恢复至设定值需要较长时间。两端的电极材料采用SUS.304奥氏体不锈钢，不锈钢材料与生铁之间的温差热电势的数值较小，通常≤8mV，并且电势值随硅含量的变化率也较小，这样对二次仪表测量精度要求很高。该装置的测量方法为从铁水中取得一圆形的生铁样品，冷至室温后，然后在该装置上进行研磨去除表铁锈，然后置于两电极之间测量其热电动势，这样既增加了时间，也使仪器构造复杂化，成本提高。同时，该方法采用的是短粗样品，热量很容易从高温端传向低温端，这样造成的结果是低温端的温度升高，由于低温端的温度是不能控制的，所以低温端的温度容易波动，影响测量精度(实验证明在温差相同的情况下，如果低温端温度不同，产生的热电势也不相同)。另外，冷端温度变化，对控制冷热端温差恒定所需的时间也相应增加。该装置从取样至硅含量报出的时间为2分钟左右，测量精度为标准偏差(SD)＝0.02％。本专利技术的目的是得到一种生铁含硅量快速分析方法及装置，使样品的高温端的热量不易传到低温端，且不必进行研磨，并可提高测量精度，缩短分析时间。为实现上述目的，本专利技术是这样实现的一种生铁含硅量快速分析方法，是将试样置于具有一定温差的两根电极间，测出试样两端的温差电势并计算出试样的硅含量，所测试样为棒状。上述试样至少一端其端面直径小于中间部位直径。一种制备上述棒状样品的取样模具是这样组成的冒口14内有漏斗形空腔15，漏斗形空腔15下端的出口为一段缩颈，并与取样模12内的细长内孔16相通，内孔16下端的直径略有缩小，底座13内有空腔17，空腔17的横截面积大于内孔16下端的横截面积。取样模12由两半圆式样杯组成。取样模12的材质为紫铜。一种生铁含硅量快速分析装置，它包括具有一定温差的两个电极和高温端电极控温、试样夹持、温差电动势测量、硅含量计算、结果显示几部分组成，高低温电极上各有一测温热电偶11，高温端电极处有发热体3，发热体3外有均热体2。该装置的低温端电极由夹头8固定并与试样6的低温端接触，夹头8外端为弹簧10。测温热电偶为镍铬--康铜热电偶，其正极(镍铬)为电极。下面结合附图详述本专利技术的实施例。附图说明图1为本专利技术生铁含硅量快速分析装置结构示意图。图2为制取样品用模具结构示意图。图3为本专利技术测出的温差电动势与硅含量关系的测量结果。参见图1，本专利技术的实施方式之一是将被测试生铁样品制成细长的棒状，两端面的直径小于中间部位的直径，制备该样品的模具如图2示，其主体部分取样模2的材质为紫铜，内孔为φ6mm×70mm，壁厚约20mm，由两半圆形部分组成。当铁水被倒入样模后，可迅速凝固成细长形的试样棒，由于两端尺寸较细，用锤子轻轻敲打即可获得不氧化的新断口，这样就省去了研磨工序，可节省时间并简化设备构造。其次，由于获得的试样呈细长形，且端部的直径更细，这样，当置于两根电极之间时，高温端的热量不易传向低温端，这样低温端的温度波动较小，从而可克服由于低温端温度波动较大引起的测量误差。同时，高温端的温度也不易波动，因此当试样置于两电极之间时，温度恢复至设定时间很短。第三，通过这一样模获得的样品，由于冷却速度很大其组织结构均为白口铁，不同试样间的重现性很好，从而消除了由于试样组织结构不同产生的测量误差。本专利技术的另一个实施方式是采用生铁含硅量快速分析装置，该装置包括两个具有一定温差的电极，高温端电极外有发热体3，发热体3位于均热体内部，1为保温材料，热电偶11经保护管5在高温测温点4测温；低温端电极置于室温下，经不锈钢夹头8与试样另一端的低温测温点7接触，9为夹头调节手柄，夹头后部为弹簧10。高温和低温端均热体材料为ICr18Ni9Ti，高温端均热体的尺寸较大而且采用内部加热方式，这样不仅热效率高，而且由于均热体容量增加，高温端的温度非常稳定，温度控制精度高，达到稳定时间短。试样两端的测温热电偶11采用热电动势较大的镍铬--康铜标准热电偶(分度号E)，该热电偶不易氧化，并适于低温测量，有利于提高测温精度。同时利用热电偶的正极镍铬作电极，与生铁试样组成热偶测定两者之间的温差热电势，从而将均热体和温差电极分开。同时镍铬和生铁之间产生的温差电势的数值较大，要比现有技术中不锈钢与生铁间的热电势大一个数量级，而且随着硅含量的变化，温差电势的变化值也相应较大，这样有利于提高电动势测量精度，也相应提高硅含量的测量精度。该装置与微机配合进行测量控制和结果计算，可自动打印和显示测量结果。与现有技术相比，采用本方法和装置得到的生铁试样组织致密，重现性好。试样制备过程简单，不需要研磨，两端断口不生锈，试样夹持在电极两端后，低温端温度基本不变(±1℃)，高温端的温度可在5秒钟内达到温差设定值。从取样到显示出硅含量整个操作过程时间小于1分钟，测量精度为标准偏差S.D.＝0.018％。图3为温差250℃，低温端为24±1℃时，硅含量与电动势之间的实测结果。权利要求1.一种生铁含硅量快速分析方法，是将试样置于具有一定温差的两根电极间，测定出试样两端的温差电动势，并计算出试样的硅含量，其特征是所测试样为棒状。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的试样至少一端其端面直径小于中间部位直径。3.一种制备如权利要求1所述样品的取样模具，其特征是该模具是这样组成的冒口14内有漏斗形空腔15，漏斗形空腔下端的出口为一段缩颈，并与取样模12内的细长内孔16相通，内孔16下端的直径略有缩小，底座13内有空腔17，空腔17的横截面积大于内孔16下端的横截面积。4.根据权利要求3所述的取样模具，其特征是所述的取样模12由两半圆式样杯组成。5.根据权利要求3所述的取样模具，其特征是所述的取样模12的材质为紫铜。6.一种生铁含硅量快速分析装置，它包括具有一定温差的两个电极和高温端电极控温、试样夹持、温差电动势测量、硅含量计算、结果显示几部分组成，高低温电极上各有测温热电偶11，高温端电极外有发热体3，其特征是所述的高温端电极的发热体3外有均热体2。7.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的低温端电极由夹头8固定并与试样6的低温端接触，夹头8外端为弹簧10。8.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的测温热电偶为镍铬--康铜热电偶。9.根据权利要求6、8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生铁含硅量快速分析方法，是将试样置于具有一定温差的两根电极间，测定出试样两端的温差电动势，并计算出试样的硅含量，其特征是：所测试样为棒状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜周华，张妙法，肖玉光，石洪志，张颖，杨为民，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，东北大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]