成果简介

能够在炉前快速、准确地测评及控制金属熔体的化学成分及熔体质量一直是国内外铸造工作者的追求目标。液态金属热分析技术已成为现代化铸造生产炉前快速检测中不可缺少的一种重要检测手段，对有效地控制铸造生产过程及铸件质量有重要的意义。

传统热分析方法是通过建立热分析冷却曲线及其微分曲线中的部分特征值与表征凝固组织某一指标间的线性或非线性关系来评估液态金属质量的。大量研究结果表明，利用一个及几个特征值难以精确预测熔体质量，同时冷却曲线特征值的选取较受人为因素的影响，所得测评关系具有较强的条件依赖性，难以综合测评液态金属质量；用于铁水质量评估的部分特征值受样杯尺寸及形状的影响较大。其次，传统的热分析方法是基于牛顿冷却条件的，不考虑试样内的实际温度梯度。

提出了一种全新的基于冷却曲线模式识别技术的液态金属质量表征和测评方法，可以通过冷却曲线模式识别结合数据库的方法实现液态金属质量的综合测评。该项目于2002年5月通过了国家教育部主持的科技成果鉴定。

应用说明

基于冷却曲线模式识别技术的测评方法具有如下特征：

a)具有较强的自适应性

以建立特征值与表征凝固组织指标的关系，以相同熔体质量的液态金属，在一定的凝固条件下具有相同凝固组织为判断依据测评液态金属质量。免于提取条件依赖性较强的冷却曲线特征值，避免了人为因素，具有针对不同生产条件自适应强的特点。

b)具有更强的灵活性和实用性

适用于多种铸造合金，如灰铸铁、球墨铸铁、铝合金等。利用已知熔体的凝固组织测评具有相同熔体质量的液态金属，因此在测评过程中直接显示被测熔体在一定凝固条件下得到的具有代表性的凝固组织金相照片，同时给出了用于间接测评熔体质量的各个指标，如针对球铁铁水的球化率、石墨球径、石墨球数等可综合反映铁水球化、孕育效果的参数以及针对铝硅合金的细化、变质效果等。作为一个范例，采用本技术可以成功预测厚大断面球墨铸铁凝固6小时后的铸件组织情况。

该项技术已经获得多家铸造生产企业的实际使用认可，是成熟的生产控制技术。

效益分析

基于冷却曲线模式识别技术的测评方法解决了动态非平衡条件下液态金属质量的表征和测评这一理论难题，其推广应用可以为提高我国铸件生产质量提供有力保证。我国是铸件生产大国，铸件质量与国际先进水平有较大差距，若能把铸件质量和价格提高到国际水平，将产生几百亿元的新增产值。