分析鐵熔體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種分析用于制造蠕墨鑄鐵的鐵烙體的方法，包括步驟；從包含預(yù)定 量的碳、儀、平衡鐵和無法避免的雜質(zhì)的鑄造烙體的冷卻中接收熱數(shù)據(jù)；針對時間對鑄造烙 體的溫度繪圖，使得產(chǎn)生繪制的時間-溫度曲線；W及將產(chǎn)生的繪制曲線與至少一條參考 曲線進(jìn)行比較，W用于基于所述曲線之間的差異來預(yù)測鑄造烙體的球化率的目的，所述參 考曲線表示得到的球化率已知的另一烙體的對應(yīng)熱分析。
[0002] 本發(fā)明還設(shè)及一種制造蠕墨鑄鐵的方法，包括W下步驟：提供包含預(yù)定量的碳、 儀、平衡鐵和無法避免的雜質(zhì)的烙體；在模具中對烙體的至少一部分進(jìn)行鑄造；W及根據(jù) 本發(fā)明的分析方法在鑄造烙體的冷卻期間對鑄造烙體進(jìn)行熱分析。
[0003] 本發(fā)明還設(shè)及：一種計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括當(dāng)該程序在計算機(jī)上運行 時用于執(zhí)行本發(fā)明的分析方法的所有步驟的程序代碼裝置；一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計 算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的、當(dāng)該程序產(chǎn)品在計算機(jī)上運行時用于執(zhí)行 本發(fā)明的分析方法的所有步驟的程序代碼裝置；W及一種用于實施本發(fā)明的分析方法的計 算機(jī)系統(tǒng)，所述計算機(jī)系統(tǒng)包括可操作W運行根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序的處理器。
【背景技術(shù)】
[0004] 鑄鐵是通過石墨顆粒的形狀來區(qū)分的?；诣T鐵的特征在于隨機(jī)取向的石墨片，而 球墨鑄鐵中的石墨作為個體球體而存在。CGI中的石墨顆粒與灰鑄鐵中的一樣是隨機(jī)取向 且伸長的，但所述石墨顆粒較短、較厚且具有圓形邊緣。
[0005]與灰鑄鐵或球墨鑄鐵相比，糾纏的蠕墨團(tuán)簇將自身互鎖到鐵基體中從而提供強粘 附力。該石墨形狀抑制裂紋萌生和傳播，且是相對于灰鑄鐵的提高的機(jī)械性質(zhì)和相對于球 墨鑄鐵的改進(jìn)的熱導(dǎo)率兩者的根源。CGI的該些有利性質(zhì)已使CGI成為適用于內(nèi)燃機(jī)（尤 其是柴油機(jī)）的汽缸體的材料。高鐵含量的CGI還由于非常好的熱導(dǎo)率和高溫強度而常用 于排氣歧管和動力轉(zhuǎn)向累部件中。
[0006]蠕墨鑄鐵的石墨微結(jié)構(gòu)是W球化率百分比來表示的。為了同時優(yōu)化機(jī)械性質(zhì)、鑄 造性、切削加工性和熱導(dǎo)率，應(yīng)在鑄造的所有性能關(guān)鍵部分中將石墨控制在0到20%的球 化率規(guī)格范圍內(nèi)（超過80%的石墨顆粒必須呈蠕墨/蠕蟲狀石墨的形式）。片狀石墨是不 允許的。通過所謂的圖表比較技術(shù)或通過圖像分析可對球化率百分比和鐵素體/珠光體基 體結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，其中圖表比較技術(shù)與圖像分析兩者是標(biāo)準(zhǔn)化的，且對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，是眾所周知的。
[0007] 在本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的是，在鐵烙體中作為合金元素的儀的含量對于鑄造材 料和得到的CGI微結(jié)構(gòu)中的球粒的形成來說是至關(guān)重要的。然而，不僅Mg，而且其它合金元 素也參與到導(dǎo)致CGI的產(chǎn)生的過程中。例如，在儀處理之后的石墨球化率受低的初始硫含 量的影響，且該反過來可在處理的鐵中W較低殘余儀導(dǎo)致球墨形成。因此，對于相同的儀添 加量，提高硫添加量可為對于給定烙體促進(jìn)CGI的形成的一種可能方式。然而，應(yīng)意識到， 儀仍被視為獲得CGI的關(guān)鍵元素，且Mg含量的精細(xì)校準(zhǔn)是影響CGI的形成的非常有效的方 式。
[0008] 當(dāng)要預(yù)測球化率且借助于儀的添加來控制球化率時，硫和氧的量對于將會需要的 儀的量起重要作用。通常，烙體中的硫含量可通過其精確添加來控制。另一方面，氧的含量 不是那么容易控制或監(jiān)控。因此，對于將需要多少儀W獲得特定球化率，將始終存在一定程 度的不確定性。
[0009] 為了預(yù)測特定烙體的球化率，現(xiàn)有技術(shù)提出多種不同方法。一種該樣的方法由 Y.X.Li、Q.Wang公開；J.Mat.Proc.Tech. 161 (2005 年）第 430 到 434 頁，"Intelligent evaluationofmeltironqualitybypatternrecognitionofthermalanalysis coolingcurves"。該方法是基于W下假設(shè)：具有相同冷卻曲線（即，針對時間對鑄造烙體 的溫度進(jìn)行繪圖的曲線）和烙體組成的兩種烙體也將導(dǎo)致相同微結(jié)構(gòu)。由Li和Wang所呈 現(xiàn)的方法是曲線相似性的計算，其中繪制的曲線和至少一條參考曲線的比較包括對預(yù)定時 間的溫度差的測量和所述曲線的曲線形狀的比較，W及對通過所述比較獲得的差異一起進(jìn) 行加權(quán)W給出差異值所述球化率的預(yù)測基于該差異值0。然而，該方法未考慮可能存 在W下方面的變化；a)烙體的初始（誘注）溫度，b)耐熱烙杯填充比，W及C)相互比較的 兩個鑄件之間的碳當(dāng)量（烙體的碳當(dāng)量被表示為CE=C+Si/4+P/2,或者作為替代，被表示 為CE=C+(Si+P)/3,其中C是碳的質(zhì)量％，Si是硫的質(zhì)量％，且P是磯的質(zhì)量％ )。然而， 本發(fā)明人已認(rèn)識到，由于所述變化，即使如用Li和Wang的方法分析的具有相當(dāng)不同的Q 曲線也可導(dǎo)致非常相似或幾乎相同的球化率的鐵。
[0010] 本發(fā)明的目標(biāo)
[0011] 本發(fā)明的目標(biāo)是呈現(xiàn)一種分析鐵烙體的替代方法，W及一種借助于所述分析方法 來制造蠕墨鑄鐵的替代方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，借助于所述分析鐵烙體的替代方法獲得了 對鑄造烙體的球化率的改進(jìn)的預(yù)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過用于分析鐵烙體的初始定義的方法來實現(xiàn)本發(fā)明的 目標(biāo)，該方法的特征在于，沿與溫度間隔Ti到T2相對應(yīng)的時間間隔ti到12的所述曲線中的 每一個進(jìn)行所述比較，基于所述比較對球化率進(jìn)行預(yù)測，其中Ti在T 到Tcmi。的范圍內(nèi)， 其中是烙體中開始形成石墨的溫度，且Tcmi。是烙體中開始共晶再輝之前的最小溫度， 且了2在T日。WU日到訂日。WU日-2〇°C)的范圍內(nèi)，且將所述曲線中的其它時間間被從所述比較中 排除。已發(fā)現(xiàn)，給定的范圍ti到t,對分析作出顯著貢獻(xiàn)，且所述范圍之外的曲線的其它區(qū)域 可由于分析的烙體與參考烙體之間的碳當(dāng)量的差異而對計算的Q值作出重要貢獻(xiàn)，然而， 計算的Q值對球化率來說沒先前預(yù)期的那樣重要。通過從分析中消除所述其它范圍，由此 考慮不同碳當(dāng)量的影響，且因此從分析中排除由于該種差異而導(dǎo)致的計算的Q的差異。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，借助于初始定義的用于分析鐵烙體的方法來實現(xiàn)本發(fā)明 的目標(biāo)，該方法的特征在于，將所述曲線中的任何一個與時間因子相乘，使得被表示為t2減 去tl的曲線的長度變得相同。由于鑄造條件的差異（通常為耐熱烙杯填充比的差異），從 鑄造開始到當(dāng)烙體已凝固且達(dá)到某溫度時的鑄造結(jié)束的總時間可在分析的烙體與參考烙 體之間變化，從而對不代表兩種烙體之間的實際差異的不正確的高Q值作出貢獻(xiàn)。借助于 在此提出的措施，由不同鑄造條件導(dǎo)致的對Q值的貢獻(xiàn)因此被消除或至少受到抑制。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述第二方面的優(yōu)選實施方式，沿與溫度間隔Ti到T2相對應(yīng)的時間間 隔ti到t2的所述曲線中的每一個進(jìn)行所述比較，基于所述比較對球化率進(jìn)行預(yù)測，其中T1 在Thtart到TEmin的范圍內(nèi)，其中TEstart為烙體中開始形成石墨的溫度，且TEmin為烙體中開始 再輝之前的最小溫度，且T2在Twiidu刮0\dWus-2〇°C)的范圍內(nèi)，且將所述曲線中的其它時 間間隔從所述比較中排除。因此，該是第一方面和第二方面的組合。通過第一方面和第二 方面的組合，對分析中碳當(dāng)量W及耐熱烙杯填充比的變化進(jìn)行補償，且避免通過該種變化 導(dǎo)致的對計算的Q值的有害影響。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，T2在0\dWus-1〇°C)的范圍內(nèi)，且根據(jù)優(yōu)選 實施方式，T2為已發(fā)現(xiàn)，由達(dá)到之后的時間范圍的不同鑄件之間的差異對Q 值的貢獻(xiàn)未對分析結(jié)果有任何特定改進(jìn)，而是可對分析結(jié)果具有負(fù)面影響。因此，優(yōu)選不使 分析基于反映已達(dá)到LdWu,之后的時間的繪制的曲線的部分。
[0016]根據(jù)一個實施方式，Ti為Tcmi。。選擇該點作為比較間隔的開始點的優(yōu)點在于，在繪 制的曲線中可合理容易地檢測到該點，并且如上文已描述，直到該點，分析的烙體與任何參 考烙體的繪制的曲線之間的可能差異對于球化率的預(yù)測來說較不重要。
[0017]根據(jù)又一個實施方式，Ti為應(yīng)注意，如在繪制的曲線中沿著時間軸所見，Test。,,實際上非常接近T cmi。。因此，在抑制碳當(dāng)量的變化的效果方面該技術(shù)效果與將Tcmi。作 為開始點的技術(shù)效果相比不會有太大的不同。類似于Tcmh，Tc,t"t也具有相對容易地在鑄鐵 的典型熱分析曲線上被檢測到的優(yōu)點。是由溫度的一階導(dǎo)數(shù)中的局部最小值定義的， 且由溫度的為零（即，定義拐點）的二階導(dǎo)數(shù)定義。借助于多項式適應(yīng)性數(shù)據(jù)，相對容易檢 測到該拐點。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，將所述繪制的曲線和所述參考曲線中的任何一個沿 著其時間軸移位，使得對于兩條曲線來說