[发明专利]一种球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法及系统

权利要求书

1.一种球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法，其特征是：建立原铁水冶金状态综合评价灰色关联模型，根据灰色关联度值确定合格冶金状态和球化剂精确添加量，具体步骤如下：（1）以灰色关联模型对原铁水基本化学成分、石墨形核能力、氧化程度及S含量冶金状态特性进行综合评价，评价体系由热分析曲线上的特征参数和炉前快速光谱成分分析结果组成，反应原铁水对球化孕育效果的影响；（2）在评价之前，首先确定在生产条件下各冶金状态参数的阀值，并以各参数阀值的中值序列组成统计最优参比状态；（3）在评价过程中，对待测铁水状态参数序列与统计最优状态参数序列进行关联性分析，根据灰色关联度综合评价值与球化剂添加量W_FeSiMg的相关性，建立考虑球化剂中Mg和稀土RE元素的收得率以及孕育促球作用的球化剂添加量W_FeSiMg计算公式，式中，W_FeSiMg为镁合金加入量，kg；W_原铁水为原铁水的质量，kg；γ_G为灰色关联度值；%Mg_f为球化处理后残留Mg的百分数；η_RE为孕育剂中RE收得率；W_FeSi为孕育剂添加量，kg；t为从球化处理开始到浇注的时间；η_Mg为球化剂中Mg收得率；%Mg_FeSiMg为球化剂中Mg的百分数；%RE为球化剂中RE的百分数。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁球化孕育处理动态调控方法，其特征是：根据铁水球化、孕育处理和最终浇注环节球化孕育效果在线测评结果，动态调节球墨铸铁铁水制备过程的关键环节，具体调控步骤为：（1）采用热分析-共晶膨胀双参数联合评价法，建立双参数球化率D_S回归公式D_S=-40.487-1.101(T_L-T_EU)-0.076T_EU-0.919R+39.558ε+0.101t_Grexp，式中T_L为初晶温度，T_EU为最低共晶温度，R为共晶回升温度，ε为石墨共晶膨胀率，t_Grexp为石墨共晶膨胀时间，通过精确球化效果检测，并与目标值比较计算二次修正球化剂加入量，采用喂线精确补加方法，并对铁水实施低功率加热保温，补偿热量损失和提高有效元素的吸收率和均匀化程度；（2）采用灰口冷却曲线热分析法，定义某种孕育剂添加量对铁水最低共晶温度的提升程度ΔT_EU与该孕育剂所能达到的最大提升程度(ΔT_EU)_max的比值为孕育度I_R；在铁水饱和孕育范围内，I_R随着孕育效果单调上升，当孕育过量时，I_R突然降低，这时参考凝固点温度T_S、冷速dT_S/dt和夹角α_S进行区分；如果孕育效果欠佳，孕育度I_R小于1较多，通过与目标值对比找出孕育剂的补加量，采用喂线精确补加并对铁水实施低功率加热保温，补偿热量损失和促进有效元素的吸收和均匀化；（3）铁水最终状态微调从Mg含量和孕育指数两个方面进行评价，Mg含量检测由添加FeS或Fe₂O₃/Te特性样杯测试冷却曲线上的特征参数分析获得；球墨铸铁孕育效果从石墨形核、石墨化以及对共晶凝固特性的改善等方面综合考虑，定义孕育指数I_Q=A:B₁:B₂，热分析曲线上共晶回升温度T_ER水平线与冷却曲线之间的面积为过冷度面积A；共晶最低温度T_EU水平线与冷却曲线之间的面积为共晶凝固面积B，其中共晶凝固前半阶段的共晶凝固面积为B₁，共晶凝固后半阶段的共晶凝固面积为B₂，确定实验条件下A:B₁:B₂合格范围，即I_Q控制的阀值，用于指导实际生产，为了保证合格浇注温度和促进微量球化孕育元素的有效吸收和均匀化，在铁水最终状态微调过程中对铁水实施低功率加热保温。

3.一种基于权利要求2所述的球墨铸铁球化孕育处理方法的动态调控系统，其特征是：对应动态调控方法的每个环节构建包括（1）原铁水冶金状态调控子系统；（2）球化处理与效果调控子系统；（3）孕育处理与效果调控子系统；（4）铁水球化孕育最终微调子系统的动态调控系统。