一种大断面球墨铸铁熔体质量炉前控制方法

摘要

本发明涉及钢铁铸造和计算机信号处理技术领域，特别是涉及一种大断面球墨铸铁熔体质量炉前控制方法。本发明以树脂砂样杯非平衡凝固条件下球墨铸铁熔体冷却曲线凝固段的整体形状作为其熔体质量的表征，建立存储有球墨铸铁熔体处理后的样杯冷却曲线、不同保温时间后的球墨铸铁凝固金相组织、化学成分、球化级别等参数的计算机数据库，通过计算机查询与新测定球墨铸铁的冷却曲线最为接近的冷却曲线，以其作为新测冷却曲线对应球墨铸铁熔体质量的表征，实现球墨铸铁铁液熔体质量的快速测评。根据测评结果，判断当前球墨铸铁熔体的球化级别，实现大断面球墨铸铁熔体质量炉前控制。

主权项

一种大断面球墨铸铁熔体质量炉前控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤1：建立计算机数据库，存储经不同保温时间的球墨铸铁熔体的冷却曲线的有效凝固段的整体形状及其对应的刚处理后和保温不同时间后的试样化学成分、金相组织照片及相应定量金相分析结果；计算机数据库的建立又包含以下具体步骤：步骤1‑1：对球墨铸铁进行熔炼并进行球化处理后，将球墨铸铁熔体置入不同的保温坩埚内进行保温，保温坩埚放置在坩埚电阻炉中；步骤1‑2：球墨铸铁铁液球化处理后，立即采用铸铁热分析样杯，通过信号记录仪或者计算机采集铁液凝固的冷却曲线；同时炉前浇铸化学分析用试样以及金相组织分析试棒；步骤1‑3：间隔15～25分钟，炉前浇铸化学分析用试样以及金相组织分析试棒；采集试样的总时间为3～6小时左右；步骤1‑4：为减小所采集冷却曲线的噪声，采用三点拟合对所采集全部冷却曲线进行平滑处理；步骤1‑5：在平滑处理后的冷却曲线上确定凝固开始点，凝固开始点为球墨铸铁初晶奥氏体析出温度T_GL，T_GL的选取方法为：设Ti为第i个取样点的温度值，ΔTi为第i个取样点和第i‑1个取样点的温度差；由浇铸温度开始直到Ti小于1200℃，分别计算ΔT_i‑1和ΔT_i，如果ΔT_i‑1<0而且0≤ΔT_i≤0.5，则计算ΔT_i+1、ΔT_i+2和ΔT_i+3，当满足以下条件[0≤ΔT_i+1，ΔT_i+2≤0.5]∪[(0<ΔTi+1)∩(‑0.2≤ΔTi+2≤0)∩(0≤ΔTi+3)]∪[(0<ΔTi+3)∩(‑0.2≤ΔTi+2≤0)∩(0≤ΔTi+1)]∪[(0<ΔTi+1)∩(‑0.2≤ΔTi+1≤0)∩(0≤ΔTi+3)]∪[(0<ΔTi+3)∩(‑0.2≤ΔTi+1≤0)∩(0≤ΔTi+1)]时，Ti就被确定为T_GL值；步骤1‑6：在平滑处理后的冷却曲线上确定凝固结束点，凝固结束点为球墨铸铁共晶凝固结束温度T_EE，T_EE的选取方法为：设dT_i为微分值，T_i为第i个取样点的温度值，t为相邻两次温度点之间的时间间隔，dT_i＝(T_i+4－T_i－4)/8t；如果T_i<T_GL，则开始计算dT_i的值，在150次的循环计算结果中，dT_i最大时所对应的T_i值即为T_EE；步骤1‑7：通过计算机程序提取冷却曲线上从晶奥氏体析出温度T_GL和共晶凝固结束温度T_EE之间的冷却曲线段作为“有效凝固段”，“有效凝固段”直接反映热分析试样的凝固过程；步骤1‑8：对经不同保温时间后浇铸的球墨铸铁化学分析试样进行化学成分分析；对所浇铸金相组织试样进行金相分析，获得该试样的金相组织照片及球化率等定量金相数据；步骤1‑9：将步骤1‑2～步骤1‑8所获得的采集数据和分析数据作为一条有效数据，存贮于数据库中作为标样，采集数据为刚进行球化处理后的球墨铸铁冷却曲线“有效凝固段”，分析数据为刚球化处理后和不同保温时间后的球墨铸铁试样的化学成分、金相组织照片及相应定量金相分析结果；步骤1‑10：重复步骤1‑1～步骤1‑9，将球墨铸铁冷却曲线凝固段与其对应的刚处理后和保温不同时间后的试样化学成分、金相组织照片及相应定量金相分析结果一一对应，建立拥有30～50条标准样本冷却曲线的可用于评判的球墨铸铁铁液熔体状态计算机关系数据库，所述建立的数据库结构由冷却曲线凝固段C、金相组织S、定量金相分析结果用N组成，对于某条标准样本M，数据库中保存的数据有刚进行球化处理后采集的冷却曲线凝固段C_M0，金相组织S_M0，球化率N_M0，以及在坩埚电阻炉中保温t1～tn时间后获得的金相组织S_M1，S_M2，…，S_Mm，…，S_Mn，定量金相分析结果N_M1，N_M2，…，N_Mm，…，N_Mn；步骤2：在步骤1所述的数据库建立完成后，采集一条新的球墨铸铁熔体的样杯冷却曲线，将新测曲线与该数据库中的曲线逐一比较计算得到最小综合偏差值Cd，若最小综合偏差值小于2℃，则利用该综合偏差值对应曲线表征新测曲线；若最小综合偏差值大于或等于2℃，则将新测得的曲线及其分析结果作为样标存入数据库；该操作又包含以下步骤：步骤2‑1：通过铸铁热分析样杯采集一条新的球墨铸铁铁液冷却曲线；步骤2‑2：按照步骤1‑4～步骤1‑6所述方法对所采集冷却曲线进行平滑处理，并提取冷却曲线上从凝固开始点T_GL到凝固结束点T_EE之间的冷却曲线有效凝固段；步骤2‑3：采用综合偏差值Cd计算公式，逐一计算新采集冷却曲线与数据库中已有冷却曲线间的综合偏差值Cd，选择综合偏差值最小的冷却曲线；步骤2‑4：若步骤2‑3选择的冷却曲线与新采集的冷却曲线综合偏差值Cd小于2℃，则确定数据库中该条综合偏差值最小的冷却曲线为对比曲线；步骤2‑5：若步骤2‑3选择的冷却曲线与新采集的冷却曲线综合偏差值Cd大于或等于2℃，则重复步骤1‑2～步骤1‑9，将新采集的冷却曲线“有效凝固段”、刚球化处理后和不同保温时间后的球墨铸铁试样的化学成分、金相组织照片及其定量金相分析结果等存贮于数据库中，作为新的标准冷却曲线，以不断积累标样；步骤3：根据冷却曲线有效凝固段的整体形状来预测大断面球墨铸铁的化学成分、凝固组织，判断当前球墨铸铁熔体的球化级别：用步骤2‑4确定的对比曲线或步骤2‑5更新的冷却曲线的有效凝固段所对应的已知球墨铸铁铁液刚处理后和保温不同时间浇注的试样的化学成分、金相组织照片及其定量金相分析结果，来预测待测的未知球墨铸铁铁液刚处理后和保温不同时间后铁液的化学成分、金相组织照片及其定量金相分析结果。