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球墨铸铁稳定高效的工业生产离不开可靠的炉前质量测控技术。受基础条件限制,我国在球铁生产过程优化控制系统的开发和应用方面与铸造强国之间有较大差距,导致球铁铸件在国民经济及国防事业中的重要作用未能得到充分发挥。为了优化球铁生产工艺、降低生产成本和提高生产质量,本文开展了基于原铁水冶金状态综合评价与控制的球铁球化孕育处理过程动态调控方法研究与试验系统构建工作,主要内容涉及球铁原铁水冶金状态评价与动态调控方法、铁水球化孕育处理动态调控方法、终态铁水动态微调方法和基于上述调控方法的动态调控试验系统。选取灰口铁水TL、TEU、R、TS、OXF、白口铁水TE及S含量七个特征参数建立了原铁水质量灰色关联综合评价模型,并依据关联度γG大小划分为四个等级。通过逐步球化处理实验,建立了包含原铁水质量灰色关联度γG,RE、球化温度及孕育促球影响的球化剂添加量数学模型。提出了利用Si O2-CO脱氧冶金反应沸腾温度TB和热分析共晶特征参数确定最佳过热温度和保温时间的方法,为原铁水的熔炼工艺制定提供了理论指导依据;以脱氧平衡温度Teq为参考点,研究了基于灰白口双冷却曲线的精确调碳调硅方法。得到实验条件下CEL与灰口初晶温度TL以及Si E与白口共晶温度TE的回归方程,其相关系数均大于0.9,C含量值由CEL和Si E反推得出。该方法测试过程稳定、精度较高,可将原铁水的主要化学成分控制在较窄范围内;借助加Al脱氧样杯研究了原铁水氧硫含量及冶金行为的热分析评定方法,结果表明灰口TL半定量地指示铁水中活性氧含量信息,TEU指示脱氧和脱硫产物状态对铁水石墨形核能力的影响。硫的冶金行为与氧不同,球化处理过程中的脱硫速度相对较慢,受工艺因素影响较大;灰口TEU是评价铁水石墨形核能力的最关键参数,随铁水形核能力增强而单调升高。组合指数PN代表铁水石墨形核势能的发挥程度。利用热分析相关特征参数评价方法对球化剂粒度分布、掩盖方式及最佳球化温度进行了优化选择,可使球化处理工艺进一步改善。研究了一热分析-共晶膨胀联合精密检测方法,用于球铁铁水凝固特性分析、球化剂优选和二次补加。并建立了热分析-共晶石墨膨胀双特征参数球化率联合判定模型,确报率达90%以上。从热力学的角度分析了硅铁合金在球化铁水中的脱氧条件,结论与均质说和氧硫化物异质形核说相呼应。通过热分析样杯内孕育的实验方法,建立了孕育剂添加量与凝固特征温度的数理统计模型。利用热分析法对孕育剂粒度分布和最佳孕育处理温度进行了优化选择,并初步研究了球化铁水孕育效果的炉前快速检测方法及孕育剂优选和二次补加方法。研究了球铁铁水最终状态Mg%指数和孕育指数测控方法,进而应用热分析特征参数评价方法优化了球铁铁水的浇注温度。结合实例验证了球铁生产过程球化效果调控、孕育效果调控以及最终铁水状态微调方法的可行性。构建了一个球铁球化孕育处理动态调控试验系统,该试验系统具有快速评价原铁水冶金特性、实时计算球化剂孕育剂加入量、快速评价球化处理和孕育处理效果以及给出球化剂孕育剂二次补加方案的能力。通过实验室模拟实验表明,动态调控试验系统对原铁水冶金状态、球化处理效果和孕育处理效果在线动态调控有效。