数字化热分析铸铁熔体质量表征与测评技术.pdfVIP

熔炼技术／“第2届中国铸铁产业沙龙——铸铁件质量与低碳经济”论文集 数字化热分析铸铁熔体质量表征与测评技术 陈祥，李言祥 (清华大学机械工程系，北京100084) 摘要：评述了用热分析方法评测液态金属质量的进展以及计算机和人工智能在热分析液态金属质量评测中的应用。指出了传 统基于冷却曲线特征值的热分析技术存在的不足，提出了一种新的基于冷却曲线模式识别技术的液态金属熔体质鼍测评方法， 实现了铸铁熔体质量的综合测评，实现了蠕铁铁液蠕化效果的炉前定量测评和厚大断面球墨铸铁件石墨畸变的在线预测。 关键词：液态金属；熔体质量；热分析 目前，热分析技术已成为现代铸造生产炉前快 及球化剂或者孕育剂类型、微量元素含量等因素的 速检测中不可缺少的一种重要检测手段，对有效地 影响。Ol曲eIdm于1962年提出增大稳态共晶温度与 控制铸造生产过程及铸件质量有重要的意义。笔者 亚稳态共晶温度差p可降低铁液的白口倾向，但 介绍了热分析技术在铸铁熔体质量测评方面的应 后来发现铁液中w(Si)量超过一定浓度后，P仍随 用，并提出了一种新的基于冷却曲线模式识别技术 w(Si)量的增加而增大，铁液的白口倾向反而提高； 的铸铁熔体质量测评方法，实现了铸铁熔体质量的 tt，(S)量超过0．1％后，铁液的白口倾向增加，但P 综合评估、蠕铁铁液蠕化效果的炉前定量测评和厚 没有明显改变。在否认了p在铁液白口倾向测评 大断面球墨铸铁件石墨畸变的在线预测。 方面的作用后181，人们试图利用大量共晶形核温度 ％，来达到评估目的，但％，是球化剂类型及浇注温 1基于特征值法的热分析技术 1．1 基于特征值法的热分析技术的发展 个加Te，另一个不加Te的双样杯同时得到TEU和 热分析法评估铁液质量于20世纪60年代初碳化物一奥氏体共晶温度％以及铁液的液相线温 度计算白口深度。日本学者ToshitakeKannotI{klI]等 开始用于铸造生产。1960年BCIRA研究人员发现 冷却曲线上的液相线温度是初生奥氏体的临界温 人发展了上述思想，并提出了三样杯测评铁液质量 度，通过测量液相线温度可以确定亚共晶铁液的 的新方法，获得了特征值与白口深度、化学成分之 间的关系。 CEm。1973年Moore和Donaidm首次利用加Te试 样，通过测定液相线温度及莱氏体共晶温度的数值 20世纪80年代以后，微分热分析法得到了发 确定了铁液中的埘(C)和ttJ(Si)量。 展。Chen等4】利用微分热分析法区分片状石墨、球墨 相对于铸铁熔体成分分析而言，评判铸铁熔体 和蠕虫状石墨，并用一阶微分特征值判断亚共晶球 质量、预测凝固后的组织并在其基础上稳定控制铸 铁的球化率是否大于80％。Ste厶mescuI·≯发现一阶微 分曲线与零曲线之间的面积与初生奥氏体的量与 件的质量。对于铸造生产更具有现实意义。Monroe 于1982提出以铁液共晶生长温度测评凝固组织中共晶体的量之和成正比，通过研究工艺参数和显微 组织间的关系可以用来预测球墨铸铁石墨球数。 石墨的形态p1；Chen和StefanescUM详细研究了不同 石墨形态对冷却曲线中部分特征值的影响，认为同 时考虑大量共晶形核温度与共晶生长最高温度间 微分曲线特征值对收缩性能的影响，提出利用综合 的差(T)与共晶生长最高温度可评判试样中石墨的 参数评估铁液的收缩性能，并给出关系式，后来 形态及球化级别；Zhu和Smith旧在测评含RE元素 的球化剂对铁液的球化效果时得到类似的结果。但 工作。 后来研究表明共晶生长最高温度不只与石墨类型 针对灰铁力学性能的预测主要涉及埘(