球墨鑄鐵球化孕育處理動(dòng)態(tài)調(diào)控方法及系統(tǒng)研究.pdf

1、球墨鑄鐵穩(wěn)定高效的工業(yè)生產(chǎn)離不開可靠的爐前質(zhì)量測(cè)控技術(shù)。受基礎(chǔ)條件限制，我國(guó)在球鐵生產(chǎn)過程優(yōu)化控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用方面與鑄造強(qiáng)國(guó)之間有較大差距，導(dǎo)致球鐵鑄件在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防事業(yè)中的重要作用未能得到充分發(fā)揮。為了優(yōu)化球鐵生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)質(zhì)量，本文開展了基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)與控制的球鐵球化孕育處理過程動(dòng)態(tài)調(diào)控方法研究與試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建工作，主要內(nèi)容涉及球鐵原鐵水冶金狀態(tài)評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)調(diào)控方法、鐵水球化孕育處理動(dòng)態(tài)調(diào)控方法、終態(tài)

2、鐵水動(dòng)態(tài)微調(diào)方法和基于上述調(diào)控方法的動(dòng)態(tài)調(diào)控試驗(yàn)系統(tǒng)。
　　選取灰口鐵水TL、TEU、R、TS、OXF、白口鐵水TE及S含量七個(gè)特征參數(shù)建立了原鐵水質(zhì)量灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)價(jià)模型，并依據(jù)關(guān)聯(lián)度γG大小劃分為四個(gè)等級(jí)。通過逐步球化處理實(shí)驗(yàn)，建立了包含原鐵水質(zhì)量灰色關(guān)聯(lián)度γG，RE、球化溫度及孕育促球影響的球化劑添加量數(shù)學(xué)模型。
　　提出了利用SiO2-CO脫氧冶金反應(yīng)沸騰溫度TB和熱分析共晶特征參數(shù)確定最佳過熱溫度和保溫時(shí)間的方法，

3、為原鐵水的熔煉工藝制定提供了理論指導(dǎo)依據(jù);以脫氧平衡溫度Teq為參考點(diǎn)，研究了基于灰白口雙冷卻曲線的精確調(diào)碳調(diào)硅方法。得到實(shí)驗(yàn)條件下CEL與灰口初晶溫度TL以及SiE與白口共晶溫度TE的回歸方程，其相關(guān)系數(shù)均大于0.9,C含量值由CEL和SiE反推得出。該方法測(cè)試過程穩(wěn)定、精度較高，可將原鐵水的主要化學(xué)成分控制在較窄范圍內(nèi);借助加Al脫氧樣杯研究了原鐵水氧硫含量及冶金行為的熱分析評(píng)定方法，結(jié)果表明灰口TL半定量地指示鐵水中活性氧含量信息

4、，TEU指示脫氧和脫硫產(chǎn)物狀態(tài)對(duì)鐵水石墨形核能力的影響。硫的冶金行為與氧不同，球化處理過程中的脫硫速度相對(duì)較慢，受工藝因素影響較大;灰口TEU是評(píng)價(jià)鐵水石墨形核能力的最關(guān)鍵參數(shù)，隨鐵水形核能力增強(qiáng)而單調(diào)升高。組合指數(shù)PN代表鐵水石墨形核勢(shì)能的發(fā)揮程度。
　　利用熱分析相關(guān)特征參數(shù)評(píng)價(jià)方法對(duì)球化劑粒度分布、掩蓋方式及最佳球化溫度進(jìn)行了優(yōu)化選擇，可使球化處理工藝進(jìn)一步改善。研究了一熱分析-共晶膨脹聯(lián)合精密檢測(cè)方法，用于球鐵鐵水凝固特性

5、分析、球化劑優(yōu)選和二次補(bǔ)加。并建立了熱分析-共晶石墨膨脹雙特征參數(shù)球化率聯(lián)合判定模型，確報(bào)率達(dá)90％以上。從熱力學(xué)的角度分析了硅鐵合金在球化鐵水中的脫氧條件，結(jié)論與均質(zhì)說和氧硫化物異質(zhì)形核說相呼應(yīng)。通過熱分析樣杯內(nèi)孕育的實(shí)驗(yàn)方法，建立了孕育劑添加量與凝固特征溫度的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型。利用熱分析法對(duì)孕育劑粒度分布和最佳孕育處理溫度進(jìn)行了優(yōu)化選擇，并初步研究了球化鐵水孕育效果的爐前快速檢測(cè)方法及孕育劑優(yōu)選和二次補(bǔ)加方法。研究了球鐵鐵水最終狀態(tài)Mg

6、％指數(shù)和孕育指數(shù)測(cè)控方法，進(jìn)而應(yīng)用熱分析特征參數(shù)評(píng)價(jià)方法優(yōu)化了球鐵鐵水的澆注溫度。結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了球鐵生產(chǎn)過程球化效果調(diào)控、孕育效果調(diào)控以及最終鐵水狀態(tài)微調(diào)方法的可行性。
　　構(gòu)建了一個(gè)球鐵球化孕育處理動(dòng)態(tài)調(diào)控試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)系統(tǒng)具有快速評(píng)價(jià)原鐵水冶金特性、實(shí)時(shí)計(jì)算球化劑孕育劑加入量、快速評(píng)價(jià)球化處理和孕育處理效果以及給出球化劑孕育劑二次補(bǔ)加方案的能力。通過實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)態(tài)調(diào)控試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)原鐵水冶金狀態(tài)、球化處理效果和孕育處理