中國是一個鑄件生產(chǎn)大國，鑄件質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距，大多數(shù)鑄件還為中低檔產(chǎn)品。造成鑄件質(zhì)量上不去的一個原因就是碳硅分析儀前控制跟不上。有些鑄造廠的爐前質(zhì)量控制方法仍然使用白口試片法、化學(xué)分析法等。而國外鑄造廠已在普遍使用鐵液質(zhì)量熱分析儀對爐前鐵液質(zhì)量進(jìn)行檢測、控制，其技術(shù)也已相當(dāng)成熟。較多的鑄造廠已充分認(rèn)識到爐前碳硅分析儀在鑄鐵生產(chǎn)中的在線檢測、控制作用。

1 爐前碳硅分析儀的工作原理

JL-3S進(jìn)口智能碳硅分析儀通過測量鐵液的凝固溫度曲線．由內(nèi)裝的計算機(jī)對凝固溫度曲線進(jìn)行解析，測量出鐵液在凝固過程中出現(xiàn)的2個特征點：初晶溫度丁 ，共晶溫度丁 ，再根據(jù)鐵碳平衡相圖理論反推出鐵液的碳當(dāng)量CE、硅當(dāng)量SiE、碳含量和硅含量，根據(jù)凝固溫度曲線得到過冷度△丁、球化率、石墨化率等與鐵液狀態(tài)及成型后的鑄件質(zhì)量密切相關(guān)的物理參數(shù)。

目前的熱分析技術(shù)已發(fā)展到能夠推測灰鑄鐵的組織、抗拉強(qiáng)度和硬度。由于鐵液質(zhì)量熱分析儀以鐵液的凝固溫度曲線為測量對象，所以其測量出的數(shù)值能夠真實地反映出鐵液的材質(zhì)情況．其測量精度CE 值和含Si量為±0．10％ ，含C量為±0．05 ，完夠滿足爐前鐵液質(zhì)量控制的需要，也不會產(chǎn)生人為因素誤差。目前爐前碳硅分析儀能夠測定的是亞共晶鑄鐵，其測量范圍為：3．2O ～ 4．83 CE，2．8O ～ 4．2O C，0．90 ～ 3．OO Si。

2 爐前碳硅分析儀的功能特點

由于JL-3S進(jìn)口爐前碳硅分析儀具有檢測結(jié)果快速、準(zhǔn)確、直觀、可靠的優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛用于鑄鐵生產(chǎn)中，對澆注前的鐵液進(jìn)行監(jiān)控，是消除材質(zhì)廢品的有效手段。整套系統(tǒng)包括檢測儀表、與儀表連接的杯座和傳感器(熱分析樣杯)。

熱分析儀的使用非常簡單，其具體操作步驟為：

(1)在杯座上放置適合的熱分析樣杯。

(2)用取樣勺舀鐵液倒入熱分析樣杯。

(3)儀表開始測量，3 min左右顯示出測量結(jié)果，測量完成。

(4)打印出測量的凝固溫度曲線及測量結(jié)果。

JL-3S進(jìn)口爐前碳硅分析儀用于鑄鐵成分的測定，與其他檢測方法比較有著其獨到的全因素測量功能和參數(shù)綜合表示方法。鑄鐵材質(zhì)的組織和性能是鑄型冷卻條件下鐵液中所有成分綜合作用的結(jié)果。有些單位用化驗幾個主要元素的方法來控制材質(zhì)，經(jīng)常出現(xiàn)材質(zhì)的性能和組織廢品，其原因就是未將其他元素對材質(zhì)的作用考慮在內(nèi)，依據(jù)不完整的分析報告作出了誤導(dǎo)的結(jié)果。因此測出全部元素對材質(zhì)的作用，是把握材質(zhì)合格與否至關(guān)重要的條件。

鐵液中的各種元素有著各自的作用方向(石墨化、反石墨化等)，各元素在不同的含量下又有著不同的作用程度，這些元素互相融合、互相反應(yīng)以后，又對各自的作用程度有著抵消和增強(qiáng)。鐵液質(zhì)量熱分析儀能夠?qū)λ性卦阼F液中的綜合作用結(jié)果進(jìn)行測量，在短時間內(nèi)對鐵液完成直觀的綜合判定。熱分析儀在成分測量中既能報出主要成分碳、硅的含量，還能以碳當(dāng)量這個測出的參數(shù)將其他元素的作用綜合表示出來?；瘜W(xué)分析速度比較慢，在爐前鐵液可等待的時間內(nèi)不能完成分析過程。直讀光譜儀能夠快速提供十幾種成分的含量報告，而這十幾種元素與材質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)場操作人員不能馬上聯(lián)想出來，只能將報告與工藝文件中規(guī)定的各元素范圍進(jìn)行比照，并不能真正把握材質(zhì)的狀態(tài)。因此這樣的成分報告對處于等待澆注的鐵液來說，缺乏實際指導(dǎo)意義。表面上看，熱分析儀測報了碳當(dāng)量、碳、硅等爐前鐵液幾個化學(xué)成分的指標(biāo)，但它同化學(xué)分析方法zui大的不同是，由表征鐵液綜合質(zhì)量的凝固溫度曲線的特征點逆反計算得到的。這一正一反，恰恰給出了熱分析儀在鐵液質(zhì)量控制應(yīng)用上的zui突出優(yōu)點。

熱分析儀的檢測速度比較快(不超過3 min)，能滿足爐前快速檢測的需要。并且通過熱分析儀的測量結(jié)果與其他分析方法的測量結(jié)果比較，熱分析儀的綜合測量結(jié)果簡單、直觀，具有實用意義。人們能夠根據(jù)熱分析儀的綜合測量結(jié)果，在鐵液澆注前迅速對鐵液質(zhì)量進(jìn)行判定，作出相應(yīng)的處理，為消除鑄鐵材質(zhì)的廢品提供了識別手段。

3 爐前碳硅分析儀的應(yīng)用發(fā)展

爐前碳硅分析儀在工業(yè)化國家從2O世紀(jì)6O年代用于鑄鐵生產(chǎn)，目前在國外已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，應(yīng)用的相當(dāng)廣泛。并且熱分析技術(shù)還在不斷的改進(jìn)和發(fā)展，目前已有鐵液性狀測定儀。JL-3S進(jìn)口智能碳硅分析儀是通過三杯系統(tǒng)同時測量鐵液的穩(wěn)定系凝固溫度曲線、介穩(wěn)定系凝固溫度曲線和原鐵液的凝固溫度曲線來快速測量鐵液的碳當(dāng)量、硅當(dāng)量、石墨化率，控制灰鑄鐵的組織形態(tài)，推測出強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能。

中國對于熱分析理論的研究和產(chǎn)品開發(fā)起步比較早，有些科研院所、高等院校和儀器儀表廠早期研制開發(fā)過一批熱分析儀，有些熱分析理論的研究和實驗結(jié)果達(dá)到了相當(dāng)高的水平。由于生產(chǎn)的基礎(chǔ)材料和元件的質(zhì)量不穩(wěn)定，使投向市場的熱分析儀在環(huán)境溫度和樣杯批號變換以后不能穩(wěn)定可靠地工作，影響了熱分析儀的推廣和使用。zui近幾年，有些國內(nèi)公司又開始研制和生產(chǎn)熱分析儀，但熱分析儀的溫度采集部分還需使用國外公司生產(chǎn)的，傳感器也需從國外進(jìn)口，否則不能穩(wěn)定工作，不能滿足爐前控制需要。隨著世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移，一些發(fā)達(dá)國家的鑄造廠商來我國投資建廠，把他們在本土生產(chǎn)中依賴的熱分析技術(shù)帶進(jìn)我國。還有一些國外客商來我國采購鑄件，為得到高質(zhì)量的鑄件，他們把鐵液質(zhì)量熱分析儀作為選擇合格分供方的一個條件。并且國外熱分析儀生產(chǎn)廠商也看到了我國蓬勃發(fā)展的鑄造市場，也紛紛在我國投資建設(shè)生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)熱分析儀和熱分析樣杯，保證了國內(nèi)有高精度、穩(wěn)定的熱分析樣杯的供應(yīng)，使熱分析儀的應(yīng)用首先在合資鑄造廠和出口鑄件的生產(chǎn)廠得到了迅速普及