[实用新型]球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金和铸造领域，具体涉及一种球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置。

背景技术

对球化铁水的凝固过程净体积变化分析表明：初始收缩发生在奥氏体结晶区。共晶反应发生后，由于析出球形石墨，净体积逐渐转为膨胀。由于球铁为共晶或微亚共晶成分，所以共晶反应占据凝固区间的大部时段，由此结晶石墨的数量和形态决定了膨胀的总体效应。凝固后期，石墨体积膨胀开始降低，随后净体积逐渐转变为收缩，缩陷大多发生在这一时期。球铁的共晶膨胀比灰铸铁大得多，应用共晶凝固的净体积收支平衡可以直接反应凝固特征，如石墨形态，基体组织和铸件的完整性。曾经发展了多种用于测试铁水凝固过程中体积效应的实验方法，主要分为直接法和间接法。直接法测试难度较大，不适于铸造生产现场。而在一个方向或多个方向同时测量凝固试样的线位移量等间接方法，具有结构简单和代表性强的特点，近年来得到广泛的研究与应用。由于球铁凝固过程的膨胀效应为石墨化膨胀所致，共晶膨胀量大小与铁水碳当量CE有关，而单独应用共晶膨胀率不能细分碳当量CE不同的铁水的球化效果。一般引入冷却曲线判定铁水碳当量CE以及确定共晶反应区域，共同进行球化孕育效果评价与缩陷形成倾向预测。另外，降低热分析过程中一次性测试样杯的成本也是实际应用中追求的主要目标。

在已有测试方法的基础上，提出了一种贯通式位移导杆单向共晶膨胀线位移-热分析联合测试装置，理论分析表明所测位移量代表试样共晶膨胀效应总的线性位移量，同时热节点的热电偶测量样杯内铁水的冷却曲线。获得的冷却曲线和共晶膨胀位移曲线可用于球铁凝固过程和球化孕育效果综合分析。在应用过程中，对膨胀杆的自身热膨胀/收缩效应进行了补偿，因此其测试精度较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、测试精确、成本低廉为主要特征的球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置。

上述实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置，其组成包括：圆柱形干型砂取样器，所述取样器由通过预紧弹簧柔性连接的固定半套和可动半套围合，所述取样器内有一竖直放置的热电偶和一水平放置的膨胀杆，所述热电偶用于测量样杯内铁水热节点处的冷却曲线，所述膨胀杆一端与固定半套上的螺钉接触连接，另一端则与一线性位移传感器的测量杆接触连接用于传递试样热中心直径方向的位移量，所述测量杆由一始终处于压缩状态的弹簧约束，确保螺钉、膨胀杆和位移传感器测量杆之间的紧密接触连接。

所述的球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置，采用一贯通式膨胀杆检测铁水试样的共晶膨胀量，砂型样杯与膨胀杆之间摩擦力很小，可认为在试样共晶凝固过程中样杯对膨胀杆的伸缩没有作用，测量结果由膨胀杆一端的位移传感器单向输出；于此同时，处于热节中心的热电偶记录铁水的凝固冷却曲线。

所述的球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置，利用膨胀杆的线膨胀系数计算出未被包覆膨胀杆部分在测量过程中的自身线伸缩量，并对位移传感器测量结果进行补偿，即可更精确获得凝固试样的共晶位移膨胀量。

本实用新型的有益效果

1.本实用新型的取样器结构简单，可同时测量凝固试样的冷却曲线和共晶膨胀量。采用一只位移传感器单方向测量样杯内凝固试样的共晶反应线位移总膨胀量。减少多方向测量引入的检测误差，这对于获得准确的测量结果至关重要，是精确提取小试样共晶膨胀线位移微弱信号的关键所在。

2.本实用新型采用一贯通膨胀杆检测试样膨胀量，从根本上避免砂型样杯变形对位移信号采集的影响，同时对可能影响共晶膨胀线位移信号的膨胀杆外露部分进行补偿校正，保证了试样膨胀量检测的准确性。

3.本实用新型使用普通粘土干砂型作为取样器样杯，配套可自由伸缩的的金属外套，即可保证测试精度，又能大幅度降低测试成本，因此便于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的测试装置结构主视图。

图2是图1中测试装置俯视图。

具体实施方式

现将本实用新型的具体实施例叙述于后。参见图1和图2，本实施例中，球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置包括：圆柱形干型砂取样器1，所述取样器由通过预紧弹簧7柔性连接的固定半套8和可动半套9围合，所述取样器内有一竖直放置的热电偶3和一水平放置的膨胀杆6，所述热电偶用于测量样杯内铁水热节点处的冷却曲线，所述膨胀杆一端与固定半套上的螺钉2接触连接，另一端则与一线性位移传感器4的测量杆接触连接用于传递试样热中心直径上的位移量。所述测量杆由一始终处于压缩状态的弹簧5约束，确保螺钉2、膨胀杆6和位移传感器测量杆之间的紧密接触连接。所述的球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置采用一贯通式膨胀杆检测铁水试样的共晶膨胀量，砂型样杯与膨胀杆之间摩擦力很小，可认为在试样共晶凝固过程中样杯对膨胀杆的伸缩没有作用，测量结果由膨胀杆一端的位移传感器单向输出；于此同时，处于热节中心的热电偶记录铁水的凝固冷却曲线。所述的球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置利用膨胀杆的线膨胀系数计算出未被包覆膨胀杆部分在测量过程中的自身线伸缩量，并对位移传感器测量结果进行补偿，即可更精确获得凝固试样的共晶位移膨胀量。本实用新型用于铸造和冶金领域。