熔鐵用取樣器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于熔融金屬的取樣器，特別是用于熔鐵和熔融鑄鐵的取樣器，其包括具有樣品室開口的樣品室，并且還包括具有外部入口的混合室，其中所述樣品室開口設置在混合室和樣品室之間，其特征在于混合室中設置有石墨促進劑和碳化物穩(wěn)定材料，所述碳化物穩(wěn)定材料選自由碲、鉍、硒和鈰組成的組中的一種或多種。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種熔融金屬用取樣器，特別是用于熔鐵和熔融鑄鐵的取樣器，其包 括具有樣品室開口的樣品室、并且還包括具有外部入口的混合室，其中樣品室開口設置在 混合室和樣品室之間。
技術(shù)介紹
有利的是，在熔鐵的冶金加工期間提取金屬的樣品來確定其化學成分以用于進一 步處理。在這種工藝中，采用堿性氧氣轉(zhuǎn)爐工藝的熱力學模型大大改進了源自高爐生鐵的 鋼的生產(chǎn)，所述堿性氧氣轉(zhuǎn)爐工藝對于所有的原料輸入要求精確的質(zhì)量和物料平衡。鋼鐵 制造商的化學實驗室擁有各種分析設備，以確定這些原料的元素組成，特別是含有高濃度 碳和娃的尚爐生鐵樣品。 本領(lǐng)域已知的是，在熔鐵冷卻為用于分析的固體樣品的過程中，由于鐵的化學成 分以及取樣后液態(tài)金屬的冷卻速度，其可能經(jīng)歷眾多沉淀反應而形成不同的固化結(jié)構(gòu)。基 于碳在鑄造金屬中的形態(tài)，按照斷裂面的外觀以占主導地位的固化結(jié)構(gòu)命名。 對于高碳生鐵，等于或高于共晶組成時，碳在冷卻的過程中將會以石墨薄片的形 態(tài)沉積在溶體之外，由此產(chǎn)生其外觀和名稱，即灰口鐵。J.W.Boyes等人的文章（Chilland MottleFormationinCastIron,B.C.I.R.A.JournalNo. 4,vol. 12,July1964)教導了， 在低于共晶組成的鐵組合物中，當金屬含有石墨促進劑時仍然可以形成灰口鐵，即諸如硅 等元素存在于合適的組合物中有助于固化趨向灰口鐵結(jié)構(gòu)。石墨促進劑是眾所周知的，其 公開于（例如）US4,666,516、US3,527,597、US3, 333, 954,或者Campbell,F.C發(fā)表的 文章（ElementsofMetallurgyandEngineeringAlloys,ASMInternational, 2008,pp 453)中。可在www.foundry,elkem.com找到更多信息。除娃之外，還公開了其它石墨促進 劑，例如Sr、Ca、Ce、Zr。當溶解的碳沉積為碳化物時，在鐵的快速冷卻過程中產(chǎn)生其它固化結(jié)構(gòu)，基于其 外觀該結(jié)構(gòu)被稱為白口鐵或激冷鑄鐵。當鑄鐵通過碳化鐵/奧氏體共晶的沉淀進行固化 時，形成白口鐵或激冷鑄鐵。為了形成白口鐵結(jié)構(gòu)，必須通過過冷至低于白口鐵共晶的溫 度以下，從而抑制占主導地位的灰口鐵共晶。這種冷卻的程度必須使得所述白口鐵共晶 組分優(yōu)先于灰口鐵共晶成核并生長。為了加強白口鐵的固化，經(jīng)常由高質(zhì)量和/或高導 電性的固體金屬形成鑄鐵的模具，以提供必要的冷凍。白口鐵的固化特征在于非常快的、 高的冷卻速度，并且通常通過所謂的接種（inoculation)工藝引入足夠數(shù)量的成核位點。 J.W.Boyes等人的文章（ChillandMottleFormationinCastIron,B.C.I.R.A.Journal No. 4,vol. 12,July1964)還教導了，在碳化物促進劑和成核劑的存在下能夠形成白口鐵， 當碳化物和成核劑存在于合適的組合物中時有助于固化趨向白口鐵結(jié)構(gòu)。 在期望形成白口鐵結(jié)構(gòu)的鐵的固化過程中可能有這種情況，即通過冷卻的抑制作 用不足或太晚，使得石墨已經(jīng)開始沉淀。在這種情況下，金屬會冷卻成白口鐵結(jié)構(gòu)，但其中 散布有石墨。這被稱為雜色鐵，既不是灰口鐵也不是白口鐵，其特性隨著早期冷卻速率和接 種的程度變化。 高爐生鐵具有最大的碳含量（作為其溫度的函數(shù)），并且可以含有相當數(shù)量 的石圭。H.LaPlanche的文章(LesDiagrammesdeStructureFinaledesPiecesde Fonte，F(xiàn)onderieno. 297,Jan. 1971，p. 1-19)中的LaPlanche圖可以用來解釋鐵的固化結(jié) 構(gòu)的類型是其碳和硅含量的函數(shù)。從這些信息可以很容易地確定，高爐生鐵具有很強的傾 向固化成灰口鐵結(jié)構(gòu)。 在工業(yè)中通常已知的是，通過使用US3, 406, 736所教導的重金屬激冷板可以使 通常固化成灰口鐵的熔融金屬樣品固化成白口鐵。這種方法伴隨的問題是，所得樣品可能 不是完全均勻的白色。在同一樣品中，可能有白色的表面層，該位置靠近冷的激冷板因而 冷卻速率高；雜色鐵層，該位置僅有激冷板殘留的少量冷卻能力；由于先于固化前沿的碳 偏析導致碳的富集，結(jié)果使得在最后的固化過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕腔铱阼F的內(nèi)部。根據(jù)US 5, 057, 149,引入碳化物穩(wěn)定劑（例如碲金屬）極大地提高了獲得白口鐵的機會，然而，取樣 時各種條件的加合效率使得確保獲得白口鐵結(jié)構(gòu)受到限制。其結(jié)果是，白口鐵層的深度可 能隨著取樣金屬的碳含量、取樣時熔融金屬的溫度、激冷板的熱容量或眾多石墨促進元素 (類似于在高爐生鐵或過共晶鑄鐵中所發(fā)現(xiàn)的）中任意元素的存在而變化。 鋼鐵制造商的化學實驗室具有分析設備，并且在光譜、發(fā)射光譜的情況下要求對 樣品進行表面打磨。根據(jù)H.LaPlanche的文章（LesDiagrammesdeStructureFinaledes PifecesdeFonte，F(xiàn)onderieno. 297,Jan. 1971，p.1-19)，如果樣品中白色激冷層的深度不 足以在表面打磨和/或研磨準備之后提供白色結(jié)構(gòu)，那么石墨的存在將導致樣品分析發(fā)生 嚴重的錯誤。因為對不均勻白口鐵樣品分析錯誤的傾向，冶金學家審慎地取得另外的樣品， 并按照金屬檢測程序ASTME1019的詳細描述使用替代設備（例如Leco燃燒分析儀）對 其進行分析。由于需要額外的樣品、設備和人力以在金屬加工的過程中提供實時的數(shù)據(jù)，這 使得分析的成本更高；如果實驗室對無石墨樣品有信心，這樣的數(shù)據(jù)可以由單個樣品獲得。 本行業(yè)公知的是，添加碳化物穩(wěn)定元素（如碲）能夠促進白口鐵固化。FR 2, 171，627教導了使用定位在空間16內(nèi)的碲的扭曲鋁箱膠囊17,其位于帽11的端壁和金 屬帽12之間，從而使得一旦帽13熔化，帽12的開口 15使所述膠囊暴露于熔融金屬中。箱 片迅速融化露出粉狀碲，熔融金屬以18方向流動至由帽部件11形成的室。由于箱膠囊必 須在金屬可以流過之前先崩解，大部分碲與第一金屬進入并暢通無阻地貫穿通道7流動至 樣品室中。另外，US8, 141，439公開了使用碲以促進白口鐵固化。 US5, 057, 149中非常有創(chuàng)意的分散合金化方法教導了在金屬帽18和22之間添加 碲20的可能性，其以這樣的方式直接進入樣品裝置的入口內(nèi)：在樣品填充過程中，隨著金 屬流入該入口，僅一部分添加劑在暴露于金屬時被釋放。 盡管這些設備對于特定濃度的碳來說已經(jīng)足夠，但是，如US4, 029, 140所教導 的，這些設備不時地表現(xiàn)出不足的碳化物穩(wěn)定性，當其為相同的發(fā)現(xiàn)努力時總結(jié)出的是，對 于碳含量高的金屬或者石墨促進元素含量高的鐵而言，單獨添加碲不能保證100%的白口 鐵固化。 據(jù)教導，在液體金屬中加入水合材料增加了形成碳化物的范圍。 眾所周知，硅是僅次于碳的石墨促進元素（如US2,253,502所教導）。據(jù)介紹，對 于給定的碳含量，能夠?qū)е掳卓阼F固化的必須的碲的量可以與溶解的石墨促進元素相關(guān)， 具有最大效果的石墨促進元素是硅。 在LaPlanche圖中突出顯示其對硅的依賴性，其中，在高爐生鐵的碳范圍（4-5重 量％)內(nèi)，硅含量高于1重量％時形成I型石墨形狀因子的趨勢（白口鐵結(jié)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于熔融金屬的取樣器，特別是用于熔鐵和熔融鑄鐵的取樣器，其包括具有樣品室開口的樣品室，并且還包括具有外部入口的混合室，其中所述樣品室開口設置在混合室和樣品室之間，其特征在于混合室中設置有石墨促進劑和碳化物穩(wěn)定材料，所述碳化物穩(wěn)定材料選自由碲、鉍、硒和鈰組成的組中的一種或多種。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約翰·克內(nèi)費爾斯，約斯·特魯約恩，
申請(專利權(quán))人：賀利氏電子耐特國際股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：比利時;BE