CN114309494A - 一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，当出铁时，测量每包铁水的重量和温度t℃，然后将铁水的深度和温度数据传输至送线设备；送线设备根据公式计算本次送线速度V＝ΔH/t0+H0/(t0+kΔT)，其中ΔH＝H1‑H0，H1为实际铁水深度，t0为标准温度，H0为理想铁水高度，ΔT＝T2‑T0，T2为实际出铁水温度，T0为理想出铁水温度，k为温度对包芯线铁皮熔化时间影响系数，然后通过控制装置控制主动轮的转速，从而调节包芯线的送线速度，包芯线以垂直于铁水平面的的方向运动,包芯线的铁皮恰好在包芯线运动至包底时熔化完，此时包芯线内的球化剂、蠕化剂与铁水开始反应，保证了球化爆发反应都能在包底进行，每包次的吸收率更稳定，铁水中的残镁含量也更稳定，使得产品的球化率效果也更稳定，进一步提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸铁产品的球化反应中蠕化剂、球化剂添加技术领域，具体是涉及一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法。
背景技术
球化反应是将球化剂加入制作球墨铸铁产品的铁水中使之产生反应后得到球状石墨组织的一种工艺。用低硫磷的球墨生铁冶炼好铁水，在球化包内预先添加好球化剂、孕育剂、覆盖剂，一般用冲入法进行球化反应。冲入法球化反应的缺点在于首先投入球化剂，然后根据投入的球化剂的量来控制出铁量，万一作业员出铁量把握不好，出铁量有误差，则该包铁水情况严重者会导致报废，需要回炉，严重影响生产效率。
随着技术的发展，申请人研发了智能控制球化剂添加的送线设备，并申请了专利，申请号CN201721182961.4，其可以提高生产自动化程度，有效提高生产效率和产品合格品率。但是申请人在生产中发现，使用该设备进行大批量的生产时，仍然会有不良产品的产生。
发明内容
本发明公开了一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，其可以进一步提高产品的合格率。
一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，包括以下步骤：
A.将蠕化剂、球化剂破碎成目标粒度颗粒，再用一定厚度的铁皮包裹破碎后的蠕化剂、球化剂，制成截面圆形的包芯线，并将包芯线设置在送线设备上；
B.当出铁时，测量每包铁水的重量和温度t℃，然后将铁水的重量和温度数据传输至送线设备；
C.送线设备根据本次铁水的重量计算本次铁水的实际深度H1,然后根据公式计算本次送线速度V＝ΔH/t0+H0/(t0+kΔT)，其中ΔH＝H1-H0，H1为实际铁水深度，t0为标准温度，H0为理想铁水高度，ΔT＝T2-T0，T2为实际出铁水温度，T0为理想出铁水温度，k为温度对包芯线铁皮熔化时间影响系数，然后通过控制装置控制主动轮的转速，从而调节包芯线送线的速度，包芯线以垂直于铁水平面的的方向运动,包芯线的铁皮恰好在包芯线运动至包底时熔化完，此时包芯线内的球化剂、蠕化剂与铁水开始反应。
进一步地，所述包芯线在距离包底X米时融化完，所述X为0.01-0.05。
进一步地，所述控制装置为PLC。
进一步地，所述铁水的深度和温度数据通过无线装置进行传输。
采用本发明的技术方案，具有以下技术效果：
通过计算每一包铁水的实际深度和温度确定传输包芯线速度，从而动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度，保证了球化爆发反应都能在包底进行，每包次的吸收率更稳定，铁水中的残镁含量也更稳定，使得产品的球化率效果也更稳定，进一步提高成品率。由于只需要测得每包铁水的质量与温度，而这个参数在生产时也是必须检测的，因此不需要额外增加新的检测项，操作十分简单，特别适用于企业的批量生产。
附图说明
图1a为包芯线速度正常时的爆发反应结构示意图。
图1b为包芯线速度过快时的爆发反应结构示意图。
图1c为包芯线速度过慢时的爆发反应结构示意图。
图2为实施例一的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1a-图2所示，一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，包括以下步骤：
A.将蠕化剂、球化剂破碎成目标粒度颗粒，再用一定厚度的铁皮包裹破碎后的蠕化剂、球化剂，制成截面圆形的包芯线，并将包芯线设置在送线设备上，目标度颗粒与现有技术中没有区别，其参考相关现有技术中球化的相关即可；
B.当出铁时，测量每包铁水的重量和温度t℃，然后将铁水的重量和温度数据传输至送线设备；
C.送线设备根据本次铁水的重量计算本次铁水的实际深度H1,然后根据公式计算本次送线速度V＝ΔH/t0+H0/(t0+kΔT)，其中ΔH为H与H0的差值，t0为标准温度，H0为标准高度，ΔT为t与t0的差值，k为温度对包芯线铁皮熔化时间影响系数，然后通过控制装置控制主动轮的转速，从而调节包芯线的送线速度，使得包芯线的铁皮在距离包底X米时融化完，所述X为0.01-0.05。
本发明的工作原理如下：
在申请人的已授权专利(申请号CN201721182961.4)中，其公开了一种智能控制球化剂添加的送线设备，在蠕化、球化工艺中，其针对需要生产产品的不同，其包芯线的速度不同，但是对于同一批次的相同产品，其速度是相同的。
申请人通过研究发现，包芯线正好运动至包底时铁皮熔化，蠕化剂、球化剂与铁水爆发反应，蠕化剂、球化剂吸收率高，球化率更加稳定。当包芯线运动过慢时，包芯线未达到包底就爆发反应；当包芯线运动过快时，包芯线到达包底折弯后，才爆发反应。这两种情况都会造成蠕化剂、球化剂吸收率低、铁水溢出严重、球化率不稳定等方面问题。
经过申请人的研究发现，造成上述爆发反应位置不准确的原因主要涉及以下两个参数，①铁水温度的波动，铁水温度的高低，影响包芯线铁皮的熔化时间，铁水温度高，铁皮熔化时间短，相同的深度、速度下，包芯线未达到包底就爆发反应；反之，包芯线到达包底折弯后，才爆发反应；
②铁水重量波动导致的铁水深度波动，每包次铁水重量的波动，会导致铁水深度的变化，相同的铁水温度与包芯线速度，深度变大以后，包芯线达不到包底就爆发；反之，包芯线到达包底折弯后，才能爆发反应；
申请人根据以上两个参数，对包芯线的送线速度控制进行调整。如图2所示，首先根据生产的模型确定理想参数，当出铁温度为T0,铁水包内装铁水重量M0时,对应的铁水深度H0，包芯线铁皮在此条件的熔化时间是t0，包芯线的送线速度可以用简化公式来表述，V0＝H0/t0。其中T0、M0、和H0根据生产零件的不同会有所不同，t0可以由厂家提供也可以进行实验获得，对于材质和厚度固定的包芯线，其在温度T0时的参数t0通常认为是基本固定的。
当出铁时，测量实际出铁的重量M1,实际出铁温度T2，由于铁水包的形状是固定的，因此通过出铁的重量M1,即可计算对应的铁水深度H1＝F(M1),其中F(x)为重量高度换算函数，其与铁水包的形状有关，根据具体形状的铁水包，将其内的重量换算成高度是本领域技术人员根据现有技术可以实现的，在此不做详细论述。实际铁水的深度与理想铁水深度的差值为ΔH＝H1-H0，基于重量的速度补偿ΔV1＝V1-V0＝(H1)/t0-(H0)/t0＝ΔH/t0。
实际铁水的温度与理想铁水温度的差值为ΔT＝T2-T0,在T2的铁水温度下，包芯线铁皮的融化时间为t2＝t0+kΔT,其中k为温度对包芯线铁皮熔化时间影响系数,对于材质和厚度固定的包芯线，k可以由厂家提供也可以进行实验获得。由于T2通常在T0的小范围内波动，在温度T0附近的小范围内，可以认为参数k为常数。因此温度的速度补偿ΔV2＝H0/t2-H0/t0＝H0/(t0+kΔT)-H0/t0,
因此最佳的包芯线送线速度为V＝V0+ΔV1+ΔV2＝ΔH/t0+H0/(t0+kΔT)。将上述公式存储在控制器中，然后在出每包铁水时将铁水重量和出铁水温度传输给控制器，控制器即可计算并通过智能控制球化剂添加的送线设备调整包芯线的送线速度。铁水重量和铁水温度的测量，是在生产中容易检测的，关于其测量方法在本申请中不做详细论述，其包括人工测试以及借助智能设备的测试。在本实施例中，控制器可以是送线设备的PLC，也可以是上位机，每包铁水的数据可以通过有线传输也可以通过无线传输。
由于本申请在每包次出铁时，测每包铁水的重量与温度，通过自动传输或者手工输入，通过数据计算每包铁水的包芯线的送线速度，从而实现动态包芯线送线速度的设定，保证了球化爆发反应都能在包底进行，提升了镁的吸收率，每包次镁的吸收率更稳定，铁水中的残镁含量也就更稳定，降低了废品率。由于只需要测得每包铁水的质量与温度，而这个参数在生产时也是必须检测的，因此不需要额外增加新的检测项，操作十分简单，特别适用于企业的批量生产。
申请人通过对生产的数据结果统计如下：生产的理想数据模型为：每包铁水的重量M0为1330kg，处理温度T0为1460℃，铁水液面高度HO为908mm，包芯线的送线速度V0为50m/min，当产生波动时，铁水为1410kg，温度T2为1480℃，此时测得镁元素的吸收率如下表所示。
| 现有方案 | 本申请方案 | |
| 铁水质量 | 1410kg | 1410kg |
| 铁水温度 | 1480℃ | 1480℃ |
| 镁元素吸收率 | 48％ | 53％ |
通过多次测试，得出现有方案与本申请的统计数据如下：
通过以上数据可知，本申请的方案相对于现有的方案，能够使得镁的吸收率变动范围减小，残镁稳定性提高，实现球化效果更稳定。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将蠕化剂、球化剂破碎成目标粒度颗粒，再用一定厚度的铁皮包裹破碎后的蠕化剂、球化剂，制成截面圆形的包芯线，并将包芯线设置在送线设备上；
B.当出铁时，测量每包铁水的重量和温度t℃，然后将铁水的深度和温度数据传输至送线设备；
C.送线设备根据本次铁水的重量计算本次铁水的实际深度H1,然后根据公式计算本次送线速度V＝ΔH/t0+H0/(t0+kΔT)，其中ΔH＝H1-H0，H1为实际铁水深度，t0为标准温度，H0为理想铁水高度，ΔT＝T2-T0，T2为实际出铁水温度，T0为理想出铁水温度，k为温度对包芯线铁皮熔化时间影响系数，然后通过控制装置控制主动轮的转速，从而调节包芯线的送线速度，包芯线以垂直于铁水平面的的方向运动,包芯线的铁皮在包芯线接近包底时熔化完，此时包芯线内的球化剂、蠕化剂与铁水开始反应。
2.根据权利要求1所述的动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，其特征在于，所述包芯线在距离包底X米时融化完，所述X为0.01-0.05。
3.根据权利要求1所述的动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，其特征在于：所述控制装置为PLC。
4.根据权利要求1所述的动态控制蠕化剂、球化剂包芯线送线速度的铸造方法，其特征在于：所述铁水的深度和温度数据通过无线装置进行传输。
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