[发明专利]炉前铁水热分析冷却曲线辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造领域炉前铁水热分析冷却温度数据分析方法，尤其涉及蠕墨铸铁铁水热分析的冷却温度曲线的辨识方法。

背景技术

热分析技术是将熔融的金属液体样品浇到样杯中，测量其凝固过程中的温度变化，得到金属冷却温度曲线。该技术主要应用于炉前快速测定灰铸铁的化学成分，即碳当量、含碳量、含硅量的测定，该相关特征参数是通过回归分析方程来计算得到。对于蠕墨铸铁的蠕化孕育情况的分析，尚未有适当的回归方程来进行计算，通过被测曲线与样本曲线比对来评估被测铁水的特征是一种可行方法。已有文献公开了一种冷却曲线的辨识方法：取样杯凝固条件下液态金属冷却曲线凝固段，待测曲线的液相温度TL和固相温度T_S之间所采集的全部温度值，然后和数据库中每条样本曲线与之对应的温度值通过计算得出样本曲线和待测曲线的相似度，然后取最相近的样本曲线来评估待测曲线。由于冷却曲线凝固段采集的温度点较多，并且随着数据库中样本曲线增加，将导致待测曲线的匹配时间过长。这就导致铁水孕育和蠕化衰退，降低了该方法生产实践的实用性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种快速、高效的热分析冷却曲线辨识方法。

本发明通过以下方案实现，一种炉前铁水热分析冷却曲线辨识方法，其特征在于：利用待测曲线与数据库中样本曲线近似度参数F来进行曲线辨识，其中近似度计算如下：

其中α、β、γ、δ分别为对应的权重系数，T_EU、T_ER、T_S、Δt分别为待测曲线的特征值，(TEU)_i、(TER)_i、(TS)_i、(Δt)_i为第i条样本曲线的特征值；其中T_L为液相温度、T_EU为共晶最低温度、T_ER为共晶最高温度和T_S为固相温度、Δt为共晶凝固时间；所述权重系数α、β、γ、δ，其取值0到1之间；

共晶凝固时间Δt计算公式为其中为固相温度T_S对应时刻，即铁水凝固结束时刻，为液相温度T_L对应时刻，即铁水初晶结束时刻。

本发明的有意效果是：可以充分缩短待测曲线和样本曲线的匹配时间，避免炉前分析时间过长导致的孕育和蠕化衰退，并能达到良好的辨识结果。

附图说明

图1为铁水冷却曲线各特征值。

图2为待测曲线和样本曲线匹配结果。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详细阐明本发明的优选实施方式。

(1)建立样本曲线的数据库，其中数据库包含样本曲线的特征值：液相温度T_L、共晶最低温度T_EU、共晶最高温度T_ER和固相温度T_S、共晶凝固时间Δt，共晶凝固时间Δt计算公式为其中为固相温度T_S对应时刻，即铁水凝固结束时刻，为液相温度T_L对应时刻，即铁水初晶结束时刻。

(2)通过热分析仪热电偶测得铁水的冷却曲线，编程计算出相应的5个特征值。

(3)根据曲线近似度公式计算待测曲线和样本曲线的近似度值，确定与样本曲线近似度最小值为匹配曲线，并与该冷却曲线对应的铁水性能作为该待测铁水的性能指标。其中近似度计算如下：

其中α、β、γ、δ分别为对应的权重系数，T_EU、T_ER、T_S、Δt分别为待测曲线的特征值，(TEU)_i、(TER)_i、(TS)_i、(Δt)_i为第i条样本曲线的特征值；其中T_L为液相温度、T_EU为共晶最低温度、T_ER为共晶最高温度和T_S为固相温度、Δt为共晶凝固时间；所述权重系数α、β、γ、δ，其取值0到1之间；

实施例1

(1)建立样本曲线的数据库，其中数据库包含样本曲线的特征值：液相温度T_L、共晶最低温度T_EU、共晶最高温度T_ER和固相温度T_S、共晶凝固时间Δt。

(2)通过热分析仪热电偶测得铁水的冷却曲线，并计算出该曲线相应的5个特征值。

(3)根据曲线近似度公式计算待测曲线和样本曲线的近似度值，确定与样本曲线近似度最小值为匹配曲线，并与该冷却曲线对应的铁水性能作为该待测铁水的性能指标。待测曲线和样本曲线匹配结果如图2所示，匹配时间约为0.19秒。