球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法

Preparation of base iron melt, nodularization and inoculation are three key steps for making ductile iron. Only the quantity and adding method of nodularization agent and indoculant change with metallurgy state of base iron melt, can optimu nodularizing and inoculating results be achieved. In ductile iron production, constant postnodularizing method is often adopted to avoid undernodularizing. It determines the dodularizing agent quantity according to the worst metallurgy state of base iron melt.In many cases, postnodularizing takes place because of this conservative constant nodularizing method.Though spheroid graphite can form, the fateful consequence,caused by remained Mg, includes not only wasting nodularizing agent but also increazing the inclination of shrinkage porosity and cavity formation and hardness of casting. In the program, a dynamic regulate and control method is advanced to solve the problem of postnodularizing. The target of the program is to construct a system for fast evaluating metallurgy state of base iron melt, real-time calculating dodularizing agent quantity, suggesting inoculant quantity and adding mehtod, fast evaluating nodularizing and inoculating results and trimming the final state of the ductile iron melt. The main research contents are the method of evaluating metallurgy state of base iron melt, the dynamic method of regulating and controlling nodularization and inoculation of ductile iron, the method of fast evaluating nodularizing and inoculating results, the method of regulating and controlling final state of the ductile rion melt, and so on.

原铁水熔配、球化处理和孕育处理是球墨铸铁生产的三个关键环节。球化剂及孕育剂加入量和加入方法只有随原铁水冶金状态变化而变动，才能获得最佳球化孕育效果。为了避免球化不足，实际生产中常常采用"超量定值球化处理法"，即依据最恶劣原铁水状态确定球化剂加入量，这种保守的定值球化，在很多情况下属球化剂过量加入，虽然保证了球状石墨的形成，但带来的直接不良后果不仅是球化剂浪费，还有因残余Mg量增加导致的缩孔缩松倾向和铸件硬度增加等等。本项目拟采用动态调控方法解决球墨铸铁生产球化剂使用过量问题，即构建一个动态调节系统，该系统具有快速评价原铁水冶金特性、实时计算球化剂孕育剂加入量、给出球化剂孕育剂加入方法以及快速评价球化处理和孕育处理效果的能力。主要研究内容包括原铁水冶金状态快速评价方法、球化孕育工艺动态调控方法、球化效果快速评价方法、孕育效果快速评价方法、球墨铸铁熔体最终状态调控方法等。

本项目研究了基于原铁水冶金状态的球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法及球化孕育效果快速检测闭环控制单元，初步构建了相应炉前智能专家系统。.选取七个特征参数建立了原铁水状态灰色关联综合评价模型，并划分为四个等级。通过逐步球化处理实验，建立了包含原铁水状态灰色关联度γG，RE、球化温度及孕育促球影响的球化剂添加量数学模型。.提出了确定最佳过热温度和保温时间的方法；研究了基于灰白口双冷却曲线的精确调碳调硅方法，得到实验条件下CEL、SiE及C含量的回归方程，从而将原铁水主要化学成分和碳当量控制在较窄范围内；研究了原铁水氧硫含量及冶金行为的热分析评定方法，结果表明灰口TL半定量地指示活性氧含量信息，硫的氧化性较弱，球化过程脱硫速度相对较慢，受工艺因素影响较大；灰口TEU是评价石墨形核能力的最关键参数，随铁水形核能力增强而单调升高。组合指数PN代表铁水石墨形核势能大小。.对球化处理工艺进行优化。研究了一种热分析-共晶膨胀联合铁水凝固特性精密检测方法，建立了双参数球化率判定模型，确报率达90%以上。从热力学角度论证了硅铁合金孕育均质说和氧硫化物异质形核说的实现统一条件。通过样杯内孕育的方法，建立了孕育剂添加量与凝固特征温度的统计模型。对孕育处理工艺进行优化，初步研究了球化铁水孕育效果炉前检测及孕育剂优选和二次补加方法。研究了Mg%指数和孕育指数测控方法，对铁水浇注温度进行评价和优化。结合实例验证了球墨铸铁生产过程球化、孕育效果调控以及最终铁水状态微调方法的可行性。.构建了一个球墨铸铁球化孕育处理动态调控系统，具有快速评价原铁水冶金特性、实时计算球化孕育剂加入量、快速评价球化孕育处理效果以及给出二次处理剂补加方案的能力。通过现场模拟实验，表明动态调控系统对原铁水冶金状态、球化孕育处理效果在线动态调控有效。