CN115993380A - 一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，包括以下步骤：S1、将蠕化处理后的蠕墨铸铁铁液浇入热分析样杯中，进行热分析曲线的采集，并分析和提取多组热分析曲线特征点；S2、将提取的多组热分析曲线特征点带入计算蠕化指数模型，获得计算蠕化指数；S3、将计算蠕化指数与预先标定的蠕墨铸铁蠕化指数评价判据进行比较，根据计算蠕化指数所处的蠕化指数评价判据区间，快速评价蠕墨铸铁铁液的蠕化效果。根据本发明，用于蠕墨铸铁铁液蠕化效果的准确、实时评价，实用性较强。
Description
技术领域
本发明涉及蠕墨铸铁炉前质量检测的技术领域，特别涉及一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法。
背景技术
蠕墨铸铁是一类重要的具有高强度和优良物理性能的工程结构材料。蠕墨铸铁既具有球墨铸铁的强度又具有灰铸铁的抗振、导热能力能，同时具有更好的塑性和耐疲劳性，被国际上公认为最具潜力的高端大功率内燃机材料。但是，在实际生产中，蠕墨铸铁蠕化孕育工艺窗口较窄，残余镁含量的范围仅为0.008％，再加上原铁水中氧含量和石墨形核性能波动、Mg烧损、孕育促球等不确定因素影响，使得蠕墨铸铁稳定大批量生产的困难非常大。就要求必须首先要精确控制蠕墨铸铁件的蠕化效果，既要防止蠕化处理不足出现片状石墨，又要防止蠕化处理过剩产生过量的球状石墨。先进的蠕墨铸铁生产都采用的是Mg蠕化剂的欠球化处理工艺，蠕化剂是以0.001％含量为调整单位，而热分析是唯一能够实现上述工艺参数控制的手段，因此发展以热分析技术为基础的炉前快速评价蠕墨铸铁铁液蠕化效果的方法具有重要的意义和实用价值。
目前，大部分基于热分析技术评判蠕墨铸铁蠕化效果的依据主要是采集评判段全部温度值，然后和数据库中每条样本曲线对应温度值一一比较，计算得出样本曲线和待测曲线的相似度Ω进行待测曲线评判。但是由于冷却曲线凝固段采集的温度点较多，并随着数据库中样本曲线增加，必将导致待测曲线的匹配时间过长，从而失去调整机会，实用性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，用于蠕墨铸铁铁液蠕化效果的准确、实时评价，实用性较强。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，包括：
S1、将蠕化处理后的蠕墨铸铁铁液浇入热分析样杯中，进行热分析曲线的采集，并分析和提取多组热分析曲线特征点；
S2、将提取的多组热分析曲线特征点带入计算蠕化指数模型，获得计算蠕化指数；
S3、将计算蠕化指数与预先标定的蠕墨铸铁蠕化指数评价判据进行比较，根据计算蠕化指数所处的蠕化指数评价判据区间，快速评价蠕墨铸铁铁液的蠕化效果。
优选的，步骤S1中热分析样杯的内腔直径为35mm，高度为45mm，材质为覆膜砂；多组热分析曲线特征点为：液相线温度TAL，共晶形核开始温度TEN，共晶最低温度TEU，共晶最高温度TER。
优选的，步骤S2中计算蠕化指数模型为：计算蠕化指数＝-7.932×TAL+2.303×TEN+4.753×TEU-0.995×ΔT–5.818×ΔT1+β；
式中，TAL为液相线温度；TEN为共晶形核开始温度；TEU为共晶最低温度；ΔT为共晶回升温度，ΔT＝TER-TEU，TER为共晶最高温度；ΔT1为共晶过冷度，ΔT1＝TEU-TAL；β为常数。
优选的，步骤S3中预先标定的蠕化指数评价判据是通过蠕墨铸铁的换算蠕化指数与对应试样的金相组织比对得到的，换算蠕化指数的计算公式为：换算蠕化指数＝25×蠕虫状石墨比例+20×(1-蠕化率)+0.04×蠕虫状石墨个数+0.8×(1135-TAL)
式中，蠕虫石墨比例、蠕化率、蠕虫状石墨个数通过定量金相法测量样杯内冷却后的试样获得，TAL为液相线温度。
优选的，计算蠕化指数在(β-1003.675，β-989.175)之间判定为蠕化良好，计算蠕化指数小于β-1003.675判定为蠕化较差，计算蠕化指数大于β-989.175判定为蠕化过量。
优选的，当β＝1018.175，即计算蠕化指数在(14.5,29)之间为蠕化良好，计算蠕化指数小于14.5为蠕化较差，计算蠕化指数大于29为蠕化过量。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明的蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法具有测量参数少、快捷高效、使用方便、操作过程简单等优点。该方法根据生产现场炉前测得的蠕墨铸铁铁液的热分析曲线多组特征点，通过预先标定的计算蠕化指数模型获得计算蠕化指数，并根据计算蠕化指数所处的预先标定的蠕化指数评价判据区间，可快速评价铁液的蠕化效果，不但克服了传统方法中与待测曲线的匹配时间过长、评价速度较慢的缺点，同时提高了蠕墨铸铁铁液蠕化效果评价的准确性。
附图说明
图1为根据本发明的蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法的流程图；
图2为根据本发明的蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法中获得的代表性冷却曲线及特征点示意图。
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。
参照图1-2，一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，包括以下步骤：
结合图1和图2，本发明提出一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，所述方法包括：
步骤一、将蠕化处理后的蠕墨铸铁铁液浇入热分析样杯中，进行热分析曲线的采集，并分析和提取多组热分析曲线特征点；
步骤一中，热分析样杯的内腔直径为35mm，高度为45mm，材质为覆膜砂；多组热分析曲线特征点为：液相线温度TAL，共晶形核开始温度TEN，共晶最低温度TEU，共晶最高温度TER。
步骤二、将提取的多组热分析曲线特征点带入计算蠕化指数模型，获得计算蠕化指数；
步骤二中，计算蠕化指数模型为：
计算蠕化指数＝-7.932×TAL+2.303×TEN+4.753×TEU-0.995×ΔT–5.818×ΔT1+β；
式中，TAL为液相线温度；TEN为共晶形核开始温度；TEU为共晶最低温度；ΔT为共晶回升温度，ΔT＝TER-TEU，TER为共晶最高温度；ΔT1为共晶过冷度，ΔT1＝TEU-TAL；β为常数。
步骤三、将计算蠕化指数与预先标定的蠕墨铸铁蠕化指数评价判据进行比较，根据计算蠕化指数所处的蠕化指数评价判据区间，快速评价蠕墨铸铁铁液的蠕化效果。
步骤三中，预先标定的蠕化指数评价判据是通过蠕墨铸铁的换算蠕化指数与对应试样的金相组织比对得到的，换算蠕化指数的计算公式为：
换算蠕化指数＝25×蠕虫状石墨比例+20×(1-蠕化率)+0.04×蠕虫状石墨个数+0.8×(1135-TAL)
式中，蠕虫石墨比例、蠕化率、蠕虫状石墨个数通过定量金相法测量样杯内冷却后的试样获得，TAL为液相线温度。
实施例1：
一、预先标定蠕墨铸铁铁液的换算蠕化指数和计算蠕化指数模型：
(1)在生产现场，采用中频感应炉按如下表1所示的铁液目标成分熔炼铁液，在1530℃±10℃保温静置10min后，铁液转运至蠕化孕育处理站，采用喂线法进行蠕化处理和孕育处理；然后将处理后的铁液浇入覆膜砂热分析样杯中，获得蠕墨铸铁铁液的热分析曲线，样杯内腔为圆柱形，直径为35mm，高为45mm。
表1熔炼铁液目标化学成分，wt.％
(3)待热分析试样冷却后，截取试样中部作为金相试样，并采用定量金相法测得金相试样的蠕虫状石墨比例、蠕化率、蠕虫状石墨个数，根据下列公式获得蠕墨铸铁试样的换算蠕化指数：换算蠕化指数＝25×蠕虫状石墨比例+20×(1-蠕化率)+0.04×蠕虫状石墨个数+0.8×(1135-TAL)，然后建立换算蠕化指数与热分析曲线多组特征点的关系，即为蠕墨铸铁铁液的计算孕育指数模型。
二、预先标定蠕墨铸铁的蠕化指数评价判据：
通过蠕墨铸铁的换算蠕化指数与对应金相试样的比对，确定蠕墨铸铁的蠕化指数评价判据。本实施例中，标定的蠕化指数评价判据为：计算蠕化指数在(β-1003.675，β-989.175)之间判定为蠕化良好，计算蠕化指数小于β-1003.675判定为蠕化较差，计算蠕化指数大于β-989.175判定为蠕化过量；优选β＝1018.175，即计算蠕化指数在(14.5，29)之间为蠕化良好，计算蠕化指数小于14.5为蠕化较差，计算蠕化指数大于29为蠕化过量。
三、将生产现场测得的热分析曲线的多组特征点带入蠕墨铸铁铁液的计算蠕化指数模型，获得计算蠕化指数，并根据计算蠕化指数所处的蠕化指数评价判据范围，快速评价蠕墨铸铁铁液的蠕化效果。
表2所示为本实施例的蠕墨铸铁铁液蠕化情况与本发明蠕化评价情况对比。
表2蠕墨铸铁铁液蠕化情况与本发明蠕化评价情况对比
从表2的实施例可以看出，虽然本发明的计算蠕化指数与实际的换算蠕化指数存在一定偏差，但本发明对蠕墨铸铁铁液蠕化效果的评价结果较好的吻合实际蠕化效果。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将蠕化处理后的蠕墨铸铁铁液浇入热分析样杯中，进行热分析曲线的采集，并分析和提取多组热分析曲线特征点；
S2、将提取的多组热分析曲线特征点带入计算蠕化指数模型，获得计算蠕化指数；
S3、将计算蠕化指数与预先标定的蠕墨铸铁蠕化指数评价判据进行比较，根据计算蠕化指数所处的蠕化指数评价判据区间，快速评价蠕墨铸铁铁液的蠕化效果。
2.如权利要求1所述的一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，步骤S1中热分析样杯的内腔直径为35mm，高度为45mm，材质为覆膜砂；多组热分析曲线特征点为：液相线温度TAL，共晶形核开始温度TEN，共晶最低温度TEU，共晶最高温度TER。
3.如权利要求2所述的一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，步骤S2中计算蠕化指数模型为：计算蠕化指数＝-7.932×TAL+2.303×TEN+4.753×TEU-0.995×ΔT–5.818×ΔT1+β；
式中，TAL为液相线温度；TEN为共晶形核开始温度；TEU为共晶最低温度；ΔT为共晶回升温度，ΔT＝TER-TEU，TER为共晶最高温度；ΔT1为共晶过冷度，ΔT1＝TEU-TAL；β为常数。
4.如权利要求3所述的一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，步骤S3中预先标定的蠕化指数评价判据是通过蠕墨铸铁的换算蠕化指数与对应试样的金相组织比对得到的，换算蠕化指数的计算公式为：换算蠕化指数＝25×蠕虫状石墨比例+20×(1-蠕化率)+0.04×蠕虫状石墨个数+0.8×(1135-TAL)
式中，蠕虫石墨比例、蠕化率、蠕虫状石墨个数通过定量金相法测量样杯内冷却后的试样获得，TAL为液相线温度。
5.如权利要求1所述的一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，计算蠕化指数在(β-1003.675，β-989.175)之间判定为蠕化良好，计算蠕化指数小于β-1003.675判定为蠕化较差，计算蠕化指数大于β-989.175判定为蠕化过量。
6.如权利要求1所述的一种蠕墨铸铁铁液蠕化效果炉前快速评价方法，其特征在于，当β＝1018.175，即计算蠕化指数在(14.5,29)之间为蠕化良好，计算蠕化指数小于14.5为蠕化较差，计算蠕化指数大于29为蠕化过量。
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