分析鐵熔體的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種分析用于制造蠕墨鑄鐵的鐵烙體的方法，包括步驟；從包含預定 量的碳、儀、平衡鐵和無法避免的雜質的鑄造烙體的冷卻中接收熱數據；針對時間對鑄造烙 體的溫度繪圖，使得產生繪制的時間-溫度曲線；W及將產生的繪制曲線與至少一條參考 曲線進行比較，W用于基于所述曲線之間的差異來預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熱分析。
[0002] 本發明還設及一種制造蠕墨鑄鐵的方法，包括W下步驟：提供包含預定量的碳、 儀、平衡鐵和無法避免的雜質的烙體；在模具中對烙體的至少一部分進行鑄造；W及根據 本發明的分析方法在鑄造烙體的冷卻期間對鑄造烙體進行熱分析。
[0003] 本發明還設及：一種計算機程序，所述計算機程序包括當該程序在計算機上運行 時用于執行本發明的分析方法的所有步驟的程序代碼裝置；一種計算機程序產品，所述計 算機程序產品包括存儲在計算機可讀介質上的、當該程序產品在計算機上運行時用于執行 本發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明的分析方法的計 算機系統，所述計算機系統包括可操作W運行根據本發明的計算機程序的處理器。
【背景技術】
[0004] 鑄鐵是通過石墨顆粒的形狀來區分的。灰鑄鐵的特征在于隨機取向的石墨片，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械性質和相對于球 墨鑄鐵的改進的熱導率兩者的根源。CGI的該些有利性質已使CGI成為適用于內燃機（尤 其是柴油機）的汽缸體的材料。高鐵含量的CGI還由于非常好的熱導率和高溫強度而常用 于排氣歧管和動力轉向累部件中。
[0006]蠕墨鑄鐵的石墨微結構是W球化率百分比來表示的。為了同時優化機械性質、鑄 造性、切削加工性和熱導率，應在鑄造的所有性能關鍵部分中將石墨控制在0到20%的球 化率規格范圍內（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 體結構進行評價，其中圖表比較技術與圖像分析兩者是標準化的，且對于本領域的普通技 術人員來說，是眾所周知的。
[0007] 在本技術領域中眾所周知的是，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微結構中的球粒的形成來說是至關重要的。然而，不僅Mg，而且其它合金元 素也參與到導致CGI的產生的過程中。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CGI的形成的一種可能方式。然而，應意識到， 儀仍被視為獲得CGI的關鍵元素，且Mg含量的精細校準是影響CGI的形成的非常有效的方 式。
[0008] 當要預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] 為了預測特定烙體的球化率，現有技術提出多種不同方法。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：具有相同冷卻曲線（即，針對時間對鑄造烙體 的溫度進行繪圖的曲線）和烙體組成的兩種烙體也將導致相同微結構。由Li和Wang所呈 現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 行加權W給出差異值所述球化率的預測基于該差異值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量（烙體的碳當量被表示為CE=C+Si/4+P/2,或者作為替代，被表示 為CE=C+(Si+P)/3,其中C是碳的質量％，Si是硫的質量％，且P是磯的質量％ )。然而， 本發明人已認識到，由于所述變化，即使如用Li和Wang的方法分析的具有相當不同的Q 曲線也可導致非常相似或幾乎相同的球化率的鐵。
[0010] 本發明的目標
[0011] 本發明的目標是呈現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，與現有技術相比，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的預測。
【發明內容】
[0012] 根據本發明的第一方面，通過用于分析鐵烙體的初始定義的方法來實現本發明的 目標，該方法的特征在于，沿與溫度間隔Ti到T2相對應的時間間隔ti到12的所述曲線中的 每一個進行所述比較，基于所述比較對球化率進行預測，其中Ti在T 到Tcmi。的范圍內， 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，且將所述曲線中的其它時間間被從所述比較中 排除。已發現，給定的范圍ti到t,對分析作出顯著貢獻，且所述范圍之外的曲線的其它區域 可由于分析的烙體與參考烙體之間的碳當量的差異而對計算的Q值作出重要貢獻，然而， 計算的Q值對球化率來說沒先前預期的那樣重要。通過從分析中消除所述其它范圍，由此 考慮不同碳當量的影響，且因此從分析中排除由于該種差異而導致的計算的Q的差異。
[0013] 根據本發明的第二方面，借助于初始定義的用于分析鐵烙體的方法來實現本發明 的目標，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 鑄造開始到當烙體已凝固且達到某溫度時的鑄造結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。借助于 在此提出的措施，由不同鑄造條件導致的對Q值的貢獻因此被消除或至少受到抑制。
[0014]根據本發明所述第二方面的優選實施方式，沿與溫度間隔Ti到T2相對應的時間間 隔ti到t2的所述曲線中的每一個進行所述比較，基于所述比較對球化率進行預測，其中T1 在Thtart到TEmin的范圍內，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，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，對分析中碳當量W及耐熱烙杯填充比的變化進行補償，且避免通過該種變化 導致的對計算的Q值的有害影響。
[00巧]根據本發明的一個實施方式，T2在0\dWus-1〇°C)的范圍內，且根據優選 實施方式，T2為已發現，由達到之后的時間范圍的不同鑄件之間的差異對Q 值的貢獻未對分析結果有任何特定改進，而是可對分析結果具有負面影響。因此，優選不使 分析基于反映已達到LdWu,之后的時間的繪制的曲線的部分。
[0016]根據一個實施方式，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測來說較不重要。
[0017]根據又一個實施方式，Ti為應注意，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，在抑制碳當量的變化的效果方面該技術效果與將Tcmi。作 為開始點的技術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點。是由溫度的一階導數中的局部最小值定義的， 且由溫度的為零（即，定義拐點）的二階導數定義。借助于多項式適應性數據，相對容易檢 測到該拐點。
[0018] 根據本發明的一個實施方式，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