热分析技术在提高铸铁质量方面的作用概述.docx

热分析技术在提高铸铁质量方面的作用概述.docx

《热分析技术在提高铸铁质量方面的作用概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热分析技术在提高铸铁质量方面的作用概述.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

热分析技术在提高铸铁质量方面的作用概述

热分析技术在提高铸铁质量方面的作用

天津汇丰探测装备有限公司马建华

概述:

铁水质量的热分析技术源于金属学中的相图理论，在发达国家早已广泛用于炉前铁水的检测和控制，是先进铸造技术中不可缺少的检测手段，在高质量铸件的生产中发挥着重要的作用。

随着我们对热分析技术的了解，能够改变我们以往仅依赖成分分析进行材质控制的初级状态。

可以使我们对活性成分的概念、型核物质的作用、消除铸造缺陷的机理从理念上发生质的飞跃。

为了使大家能够掌握热分析技术的优势，正确使用热分析解决生产中具体的质量问题，普遍提高我国的铸件材质水平和参与国际市场竞争的能力。

在此依个人之浅见就热分析技术在提高铸铁质量方面的作用，向大家做一个介绍。

一、热分析测量的原理

对铁水质量进行热分析时取铁水浇入样杯，在样杯特定的散热条件下，热分析仪首先记录下样杯内铁水的凝固温度曲线。

通过对凝固温度曲线的解析，找出铁水凝固过程的各种相变特征参数。

将相变特征参数值带入与凝固组织建立的数学模型后，即可以计算出决定铁水凝固组织的重要控制参数。

以白口化铁水的凝固过程（上图中的红色曲线）为例，说明凝固温度曲线与相图的对应关系：

取原铁水浇入加有强制白口化成分的样杯。

热分析仪记录了样杯内白口化铁水的凝固温度曲线，如

下图所示：

凝固温度曲线与相图的关系图

凝固温度曲线的第一个平台是铁水降温到液相线时，生成的固体相释放结晶潜热，维持样杯散热产生的恒温平台。

我们将这个平台温度称做：

初晶温度（TL）。

随后铁水进行的是选择结晶过程，选择结晶中释放的结晶潜热不足以维持样杯的散热，温度曲线呈缓慢下降的趋势。

选择结晶剩余的铁水到达共晶成份时，开始共晶凝固。

剩余铁水在共晶凝固中释放出大量的结晶潜热，直至全部铁水完全凝固，维持了一个更长的的恒温平台。

我们称这个温度平台为:

共晶温度（TE）。

以上就是白口化铁水的凝固温度曲线与相图的对应关系。

从上图可见：

我们通过分析铁水的凝固温度曲线，就可以捕捉到相变温度特征值。

将相变温度值与铁水中的活性成分含量或特定的凝固组织建立起数学关系，即可计算出与相变温度对应的活性成分含量或特定的凝固组织。

对孕育后的亚共晶铁水进行温度、成分的保持，按一定的时间间隔连续取样，对照三角试片白口宽度的变化说明凝固温度曲线与铁水中型核物质，与铸铁凝固组织的对应关系。

取铁水同时浇注三角试片和热分析样杯。

铁水凝固温度曲线从石墨化共晶温度曲线向白口化共晶温度曲线依次过渡，出现白口化共晶温度曲线以后共晶温度就不再随过热时间变化了。

三角试片上的白口宽度也随过热时间的延长逐渐增大，直至出现全白口截面。

图示如下：

从上图可见：

铁水中的型核物质充分时，铁水进行的是石墨化共晶凝固，开始共晶凝固的时间早、开始共晶凝固的温度高。

随着铁水过热时间的延长，铁水中的型核物质在逐渐消融。

铁水开始共晶凝固的时间向后推迟，开始共晶凝固的温度也逐渐降低，伴随着共晶过冷和再辉现象的发生。

当铁水中的型核物质全部熔解后，铁水进行的是白口化共晶凝固，没有共晶过冷和再辉现象发生。

开始共晶凝固的时间最晚、开始共晶凝固的温度最低。

凝固组织中的C完全以Fe3C的形态存在。

这就是热分析通过铁水共晶凝固的过冷和再辉现象，量化的测量铁水中型核物质的方法。

二、热分析的铁水质量检测功能

铸铁件的材质质量标准，是以材质的性能和组织为交货验收条件。

贯穿着铸铁生产的各个环节：

化学成分、冷却速度、核心数量与组织结构和机械性能的关系如下图所示：

在铸铁材质验收标准中规定的性能实验指标，是常温条件下检查力学性能的结果。

因此在常温下条件下铸铁的性能与组织具有唯一的相关关系。

铸铁的组织由铁水的化学成份、冷却速度、核心数量这三大要素决定。

变换这三大要素的量值可以获得各种不同的铸铁组织、获得人们需要的材质性能。

在生产中通过改变这三大要素的量值，可获得以下不同的铸铁材料：

高氧含量（30-40PPM）的亚共晶成分、充分的核心数量、低冷却速度条件下产生的是灰口铸铁。

低氧含量（6-8PPM）的近共晶成分、充分的核心数量、低冷却速度条件下产生的是球墨铸铁。

中氧含量（10-20PPM）的近共晶成分、贫乏的核心数量、低冷却速度条件下产生的是蠕墨铸铁。

针对上述三大铸铁材质生产的在线检测需求，热分析具有以下测量功能：

活性碳当量【CE】：

热分析能够测量出铁水的活性碳当量（铁水中所有石墨化、反石墨化成分和碳的综合作用结果，区别于光谱分析或化学分析后计算获得的碳当量CE=C+Si/3∙∙∙∙∙）。

活性碳当量是个非常重要的参数，它决定着铁水以怎样的组织形式开始凝固。

如果CE低的话，初晶温度随之升高。

初晶温度越高，凝固冷却的速度越快，产生白口缺陷的概率越大。

在出铁温度一定时，初晶温度高导致铁水的过热温度减小，铁水的流动性降低，发生冷隔缺陷的概率增大。

CE低还导致初晶到共晶之间的温度差增大，缩孔的概率增大。

产生的初生奥氏体过多，使灰铁的抗拉强度过高。

使球铁和蠕铁的石墨量过少等结果。

如果CE高的话，会导致初生奥氏体过少、石墨过多。

灰铁的抗拉强度降低的结果。

当CE高于共晶成分时，凝固从石墨化漂浮开始，铁水的流动性降低，也会导致冷隔缺陷的发生。

石墨化漂浮会导致共晶凝固时生成的石墨量减少，石墨化膨胀少，所以过共晶铁水的缩松风险性较大。

活性硅当量【SiE】：

热分析能够测量出铁水的活性硅当量【SiE】。

在铁水凝固成铸铁组织时，真正起作用的是活性硅当量【SiE】，铁水中的活性硅含量【Si】仅是活性硅当量【SiE】中的一个主要部分。

而化学分析和光谱分析的硅含量【Si】，包含了以代位固溶体形态存在于肌体中的Si原子、孕育形态的Si分子团、夹杂形态的SiO2在内的总硅含量。

活性硅当量【SiE】与活性硅含量【Si】的关系可用下式描述：

SiE=Si+0.155Al+0.12Cu+0.06Co+2.68P+0.1Ni+0.44Sb

+1.25Mo+0.24W+0.52Sn+0.1Ti+0.04Mn+0.89S

-0.51Cr-0.28V-2.24B······

再以硅铁孕育的灰铁铁水为例，说明活性硅含量与总硅量的关系：

用刚孕育的铁水浇注铸件，获得的材质强度高、硬度低、白口少。

用衰退后的铁水浇注铸件，获得的材质强度低、硬度高、白口多。

虽然材质发生了变化，但是用化学分析和光谱分析检测出来的总硅量没有发生变化。

而用热分析测量铁水中的活性硅含量时会发现它的升高过程。

活性硅含量是随着孕育形态的硅分子团逐渐熔解而升高的。

活性硅当量决定着发生共晶凝固的温度值。

活性硅当量越高，初晶到共晶之间的温度差越小，发生缩孔的概率越小。

活性硅当量提高还会导致活性碳当量的提高，同样会产生提高活性碳当量的各种效果。

初生奥氏体量【γ1】

热分析能够测量出凝固铁水的初生奥氏体量【γ1】。

生产灰铁时凝固铁水的初生奥氏体量越高，形成的树枝状奥氏体枝晶越发达，灰铁的强度越高（在灰铁章节中有详细论述）。

由于初生奥氏体枝晶中没有石墨存在，所以球铁中的初生奥氏体枝晶的分布决定了无球状石墨的区域。

球铁中的初生奥氏体量越高，球铁中的球数越少。

严重时还会发生球状石墨沿枝晶排列的现象。

初晶温度越高，初生奥氏体量越多，凝固外壳内的铁水温度越高，铁水在封闭外壳内的降温幅度越大，产生的体积收缩越大。

又由于铁水可以在初生奥氏体的枝晶间流动，所以初生奥氏体量越多，铸件中产生的缩孔越大。

活性氧含量【O】:

热分析能够测量出铁水中的活性氧含量（铁水中的自由氧含量，不包含铁水中SiO2、MgO、Al2O3等氧化物中的O量。

与化学分析或光谱分析的，包含了铁水中SiO2、MgO、Al2O3等氧化物的总氧量有所区别）。

出铁前测量的活性氧含量，可用于灰铁孕育剂，球铁的球化剂、蠕铁的蠕化剂的精确定量计算。

出铁后测量的活性氧含量带入热力学的镁-氧自由能平衡方程，用于球化铁水和蠕化铁水中的活性镁含量的间接测量。

活性镁含量【Mg】:

众所周知：

根据热力学的镁-氧平衡方程，可以用热分析获得的活性氧含量计算出球化、蠕化后铁水中的活性镁含量（铁水中的自由镁含量，不包含MgS、MgO、Mg3N2等反应物中的Mg量。

与化学分析或光谱分析的，包含了MgS、MgO、Mg3N2等反应物的总镁量有所区别）。

当铁水中的活性镁含量为0.026%-0.038%时，铁水凝固形成的是球铁组织。

球化铁水中的活性镁含量过高时，不仅仅是浪费球化剂，还会在球铁铸件的心部产生反白口组织。

球化铁水中的活性镁含量过低时，凝固组织中将出现大量的蠕状石墨。

当铁水中的活性镁含量为0.008%-0.016%时，铁水凝固形成的是蠕铁组织。

蠕化铁水中的活性镁含量过高时，凝固组织中将出现大量的球状石墨。

我国的蠕铁生产之所以不能形成高蠕化率的稳定量产，主要原因就是没有使用热分析方法测量和控制活性镁含量，这个决定蠕化率的重要参数来进行蠕铁生产控制。

再辉段石墨生成量【S1】：

热分析能够测量出铁水在共晶凝固的再辉阶段（温度曲线从过冷点到再辉点的温度上升阶段）石墨生成量【S1】。

共晶凝固阶段间隙在铁水中的碳析出形成石墨时，石墨从无到有需要挤占一定的空间，由此产生了石墨化膨胀。

再辉温度越高，再辉段生成的石墨量就越多。

在共晶凝固的前半期集中产生的石墨化膨胀就越大，发生型壁移动缺陷的概率增大。

进而影响到铸件的尺寸精度。

在含碳量一定、石墨生成总量一定的前提下。

再辉温度越高，再辉阶段石墨生成量【S1】越多，再辉后石墨生成量【S2】就越少。

会造成共晶凝固后半期无足够的膨胀石墨填充体积收缩，而导致缩松缺陷的发生。

再辉后石墨生成量【S2】

热分析能够测量出铁水在共晶凝固的再辉后阶段（温度曲线从再辉点到凝固结束点的温度下降阶段）石墨生成量【S2】。

铁水凝固到再辉阶段，由初生奥氏体和次生奥氏体形成的凝固已经连续起来，剩余的共晶铁水形成一个个封闭的小熔池。

局部熔池内降温产生的体积收缩将造成铸件的缩松缺陷。

在总量一定的前提下，再辉段石墨生成量少时，再辉后的石墨生成量就多。

再辉后的石墨化膨胀可以填充再辉后降温产生的体积收缩，从而减少发生缩松缺陷的概率。

反白口概率【₩】

热分析能够测量出铁水的反白口概率【₩】。

区别于铸件表面高速冷却产生的边角白口组织，将铸件中心部位最后凝固的白口组织称为：

反白口组织。

反白口组织的形成是：

铁水在选择结晶过程中，将低熔点的成份排挤到铸件的中心部位。

最后凝固的这些低熔点成份大多是白口化元素，因此在铸件最后凝固的中心部位产生了反白口组织。

反白口组织会造成铸件中心部位的机加工困难，以致发生加工后期的整体机件报废。

通过反白口概率的测量，可以预知发生反白口缺陷的程度。

球铁的回炉铁使用过多时，发生反白口的概率就大一些。

有反白口倾向的球铁回炉铁过多时，应该卖掉一些以免造成反白口质量问题的恶性循环。

热分析是测量铁水中的活性成分含量、共晶度、型核能力、冷却速度、相变特征参数的唯一检测手段。

这是其他分析方法所不及的。

当前只有热分析能够测量出铁水的状态是否具备形成目标材质的综合条件。

也只有热分析测量到铁水符合目标材质生成条件时，浇注的铸件有保证符合验收标准的各项指标要求。

三、热分析在灰铁质量控制中的作用

1、灰铁的强度值

铁水浇入铸型后在铸型激冷和散热降温到初晶温度时，首先背向铸型生长出初生奥氏体晶芽（下图1）。

在随后散热降温的选择结晶中，初生奥氏体晶芽逐渐长成树枝状的初生奥氏体枝晶（下图2）。

铁水降温到共晶温度时，选择结晶剩余的铁水到达共晶成份，在初生奥氏体枝晶的余留空间同时生成次生奥氏体和片状石墨（下图3）。

至此灰铁的凝固组织全部形成。

在灰铁凝固组织从共晶温度下降到共析温度区间，初生奥氏体和次生奥氏体都将转化成铁素体片层和渗碳体片层组成的珠光体，片状石墨被保留下来（上图4）。

片状石墨在灰铁组织中的作用相当于片状空隙，对珠光体的肌体组织起着割裂的作用。

灰铁组织中最初生成的初生奥氏体枝晶中没有片状石墨，片状石墨只与次生奥氏体在共晶凝固时同时生成。

因此片状石墨对初生奥氏体枝晶形成的肌体没有割裂作用，只对次生奥氏体形成的肌体有割裂作用。

所以由初生奥氏体枝晶构成的骨架决定了灰铁材料的强度。

灰铁材料受外力破断时，其裂纹的走向是沿着片状石墨的取向延伸的。

裂纹从一个片状石墨的尾裂向下一个片状石墨的头时，中间起抵抗作用的是由初生奥氏体枝晶完成共析转变后形成的珠光体组织。

因此灰铁材料的强度取决于初生奥氏体枝晶【γ1】的生成量，和初生奥氏体枝晶的分散程度（型核物质多初生奥氏体枝晶的分散程度就大）。

初生奥氏体枝晶越发达，初生奥氏体枝晶的分散程度越大，灰铁材料的强度越高。

而热分析测量的活性碳当量（CE）和活性硅当量（SiE）决定了铁水的初生奥氏体生成量【γ1】。

铁水的活性碳当量（CE）越低、活性硅当量（SiE）越低，生成初生奥氏体【γ1】的量越大，奥氏体枝晶越发达，灰铁材料的强度越高。

2、灰铁的白口概率

铁水的活性碳当量（CE）越低，凝固开始的初晶温度就越高。

与铸型和环境的温度差越大，凝固组织的激冷降温速度越大。

降温速度达到一定程度时即产生了由Fe3C形成的白口组织。

由于铸件的边角处降温速度最大，因此在铸件的边角处首先产生白口组织。

热分析可以预测原铁水和孕育铁水对不同壁厚铸件的白口概率，提示孕育剂加入量和喂丝机的喂丝长度。

保证铸件良好的加工性能，进而可以使铸件用户稳定机加工刀具的磨损量，提高自动加工机床的加工精度。

3、灰铁的缩孔概率

灰铁的凝固从外壳开始，当浇、冒口的补缩通道凝固以后，封闭外壳内铁水降温产生的体积收缩将得不到补充。

由于封闭外壳内部的铁水可以在枝晶间流动，因此从初晶到过冷点降温产生的体积收缩将造成铸件内部的集中缩孔。

也就是说：

CE值越低、初晶温度越高，从初晶到过冷点的温度差越大，降温产生的体积收缩越大，铸件中产生集中缩孔的概率越大。

4、型壁移动的概率

灰铁在共晶凝固阶段将有石墨产生。

原本以间隙形式存在的碳不占据空间体积，但生成石墨以后将占据一定的空间体积，由此产生了石墨化膨胀。

由过冷点到再辉点的温度差越大，再辉段的石墨生成量【S1】越大，集中产生石墨造成的体积膨胀越大，产生型壁移动的概率越高。

减小型壁移动概率的方法是：

加强铁水的孕育措施，减小铁水共晶凝固的过冷度。

减少再辉段的石墨生成量【S1】，加大再辉后的石墨生成量【S2】，使共晶凝固的石墨化膨胀和共晶阶段的体积收缩同时进行，用石墨化膨胀来填充共晶降温产生的体积收缩。

既可以减小型壁移动的概率，又可以减小缩松的概率。

5、灰铁的缩松概率

在灰铁凝固的外壳内，当初生奥氏体和次生奥氏体的凝固连续起来以后，剩余的共晶铁水被封闭在各个局部的熔池内。

局部熔池内的降温体积收缩将造成铸件的缩松缺陷。

减小缩松风险的方法与减小型壁移动风险的方法是一致的，减小型壁移动概率的同时即减小了缩松的概率。

问题的关键是要使用热分析技术，测量出再辉段的石墨生成量【S1】和再辉后的石墨生成量【S2】，采用动态孕育技术补足孕育丝的喂入量，才能将型壁移动的概率和缩松的概率最小化。

6、灰铁的反白口概率

当铁水中含有低熔点的残余成份时，铁水根据选择结晶原理首先进行高熔点成分的凝固，将这些低熔点的成分排挤到铸件的心部最后凝固。

这些低熔点的成分（Mg、P、Te等）大多是些白口化元素，因此会在铸件的心部产生反白口组织。

通过热分析测量出铁水存在的反白口概率，再用光谱仪分析出反白口成分的种类，就可以通过加入已知反白口成分含量较低的铁料，稀释反白口成分的含量，即可以阻止反白口缺陷的发生。

四、热分析在球铁质量控制中的作用

在球铁生产中经常出现球化剂、孕育剂的成分含量、加入量一致，球化铁水量和球化温度一致，而获得的球化率确有着很大的差别，有时甚至发生球化失败的质量事故。

这是为什么呢？

其主要原因是：

对铁水中的活性氧含量不掌握。

当原铁水中的活性氧含量发生变化时，球化加入的镁首先与铁水中的活性氧和硫发生反应，剩余的活性镁才对铁水的球化、石墨的生长方向发挥作用。

固定的球化剂加入量是按照最恶劣的条件设计出来的。

当原铁水中的活性氧含量过高时，会使球化后剩余的活性镁含量偏低，发生球化不良的问题。

当原铁水中的活性氧含量偏低时，固定的球化剂加入量会使球化后剩余的活性镁含量偏高。

虽然保证了球化质量，但是在每天浪费球化剂的同时，还不断发生着反白口质量缺陷。

在球铁生产方面热分析技术的优势是可实现动态球化法。

所谓动态球化法是：

根据原铁水的活性氧含量、总合硫含量，动态的确定球化剂的加入量，区别于以往的按照铁水的重量比固定球化剂加入量。

动态球化法分两次加入球化剂：

包底冲入法先加入90%，热分析球化铁水的活性镁含量以后，驱动喂线机补足活性镁含量。

动态球化法的具体控制内容如下：

1、原铁水的共晶度控制

亚共晶铁水首先凝固出来的是初生奥氏体枝晶，初生奥氏体枝晶中没有石墨存在。

因此使用远离共晶点的亚共晶铁水生产球铁，石墨球少、球化率低、石墨球分布不均匀。

同时发生缩孔的概率较高。

过共晶铁水首先析出的是石墨，即凝固从石墨化漂浮开始。

同时造成铁水的流动性差，发生冷隔的概率升高。

而且还会使共晶凝固时的碳含量减少，石墨化膨胀减少，缩松的概率增大。

理想的球铁原铁水应该是在球化和孕育处理后，以共晶或微亚共晶状态进行的凝固。

是高球墨数量、低白口概率、低冷隔概率、低缩孔概率的前提条件。

通过热分析测量和控制铁水的活性碳当量（CE）和活性硅当量（SiE），可以获得满意的球铁原铁水共晶度。

达到稳定的控制状态以后，还可以采用无冒口铸造工艺生产球铁铸件

2、原铁水过冷度的控制

生产球铁时原铁水的型核能力是一个重要条件。

如果原铁水已经过热成没有型核物质的死铁水，无论采用什么孕育剂也不能获得高质量的球铁。

因此球铁原铁水要求具有一定的型核能力。

通过热分析测量原铁水的过冷度，可以测量出原铁水的型核能力。

提示包底冲入阶段的孕育剂动态加入量。

当原铁水的过冷度偏低时，可通过向电炉中加入一、两块回炉料来进行激冷型核，以改善原铁水的型核能力（出铁时向球化包中加少量的高质量增碳剂，也可以改善原铁水的型核能力。

可使球铁的石墨球数提高约10%）。

3、原铁水反白口倾向的控制

虽然动态球化法能够控制球化后过剩的活性镁含量，但球化铁水在选择结晶的凝固中，也必然有一部分低熔点的活性镁被排挤到铸件心部。

如果原铁水的反白口成份不能控制在一定的程度，加上球化后聚集到铸件心部的活性镁，同样会产生反白口组织。

通过热分析测量出原铁水的反白口倾向，需要时通过加入已知反白口成分含量较低的材料稀释原铁水。

为活性镁在铸件心部的聚集作好预留，就可以降低球化后发生反白口缺陷的概率。

4、球化剂加入量的控制

使用铁水质量管理仪测量出原铁水中的活性氧含量（区别于光谱分析-包含了SiO2、MgO、Al2O3等氧化物的全氧含量）。

使用光谱分析仪测量的硫含量（包含了ＭnＳ等硫化物的全硫含量）。

由铁水质量管理仪汇集原铁水的活性氧含量、全硫含量、球化剂的镁含量、测量球化后活性镁含量统计的镁收得率等参数，动态的确定包底冲入阶段的球化剂精确加入量。

由此可防止球化后过剩的活性镁含量，聚集在铸件心部产生反白口组织。

6、球化包和球化剂的掩埋

球化剂中的镁被铁水加热以后首先汽化成镁蒸气，在上浮过程中被铁水吸收。

要提高球化剂的收得率，首先要保证铁水具有一定的吸收高度。

因此采用包底冲入法使用的铁水包要有1.5-2的高径比。

对球化剂在包底掩埋的问题上，应根据球化铁水的温度和球化铁水的批量确定覆盖铁料的厚度。

以铁水接收到球化包2/3高度以后，球化剂才能被加热汽化为准。

以保证镁蒸汽的吸收高度。

即便使用普通的铁水包（喂丝球化法），也不能使用盛接过灰铁铁水的浇包来进行球化处理。

因为灰铁的残渣和渗透到包衬内的硫，会给球化剂的收得率带来很大的不确定性。

以致无法实现最佳活性镁含量的动态控制。

7、球化铁水量的控制

为了保证铁水球化的质量，不仅要精确定量球化剂的加入量，还要精确定量球化铁水的量。

因此定量出铁是高质量球铁生产的必要装备。

使用天车吊包出铁的工厂，应选用具有耐热功能的数显式吊钩秤计量出铁重量。

使用叉车出铁的工厂，可选用数显式叉车秤计量出铁重量。

8、活性镁含量的控制

包底冲入法完成铁水的球化以后，取球化铁水进行活性镁含量的热分析测量。

铁水质量管理仪发现活性镁含量不足时，提示镁包芯线补充量。

启动喂线机动态补足活性镁含量。

9、球化铁水的反白口倾向控制

铁水质量管理仪发现球化后铁水的活性镁含量过高时，可提示原铁水的补加量。

无原铁水补加条件时，可提示球化铁水的静置时间，待活性镁部分烧损以后再进行浇注（在浇注温度许可的范围内，必要时补充孕育线）。

以防止活性镁过剩在铸件心部产生反白口组织。

10、石墨化膨胀和缩松概率的控制

对球化后铁水进行热分析，以测量出再辉段石墨生成量【S1】、型壁移动概率，再辉后的石墨生成量【S2】、缩松概率。

通过控制【S1】和【S2】的比例，利用石墨化膨胀填充共晶凝固的体积收缩，可以达到即降低型壁移动概率有降低缩松概率的目的。

当发现【S1】和【S2】的比例不符合要求、型壁移动和缩松概率过高时，铁水质量管理仪将提示孕育剂芯线补充量。

启动喂线机定量补足铁水的型核能力，以降低型壁移动概率和缩松概率。

五、热分析在蠕铁质量控制中的作用

蠕铁生产的难度在于对铁水中核心数量和活性镁含量的检测和控制。

多加入0.008%的孕育剂，就能使凝固组织中的球化率从3％增加到21％，多加入0.001%的镁，凝固组织中分散的片状石墨斑就能完全转变成蠕状石墨。

因此蠕铁生产首先要具备铁水中活性镁含量和核心数量的检测手段，喂线机那样的精确调整手段才能保证蠕铁的稳定生产。

采用以往生产灰铁和球铁那样的过量处理方法，无法实现蠕铁的稳定化生产。

从上图可见：

蠕铁质量稳定区的活性镁范围在（0.008％-0.016%），超过了就会使球墨的比例迅速增加。

而且铁水中的活性镁会随着时间的延长逐渐氧化，因此蠕铁开始浇注时的活性镁含量，必须离蠕铁到灰铁的急转点有足够的距离。

才能保证在浇注时间范围内，最后浇铸的部件不出现片状石墨。

铁水中的型核物质随着时间的延长会逐渐熔解消失，也就是常说的孕育衰退。

而且铁水温度越高，衰退的速度越快。

因此铁水中核心数量的控制，首先要在出铁前对原铁水的过冷度进行测量，了解原铁水中遗传下来的核心数量。

再针对具体产品的蠕化时间、铁水输送时间、浇注时间、凝固时间来确定孕育剂的加入量。

仅此才能保证铁水在凝固时刻的蠕化核型数量。

动态蠕化法的具体控制内容如下：

1、原铁水共晶度的控制

理想的蠕铁原铁水与球铁原铁水的共晶度要求是一致的，在蠕化处理以后应以共晶或微亚共晶状态进行凝固。

是保证高蠕化率、低缩孔概率、低缩松概率的前提条件。

通过铁水质量管理仪测量和控制原铁水的活性碳当量（CE）和活性硅当量（SiE），可以获得满意的蠕铁原铁水共晶度。

2、原铁水活性氧含量和全硫含量的测量

使用铁水质量管理仪测量出原铁水中的活性氧含量（区别于光谱分析-包含了SiO2、MgO、Al2O3等氧化物的全氧含量）。

使用光谱分析仪测量的硫含量（包含了ＭnＳ等硫化物的全硫含量）。

由铁水质量管理仪汇集原铁水的活性氧含量、全硫含量、蠕化剂的镁含量、蠕化和浇注前的镁收得率等参数，动态的确定包底冲入阶段的蠕化剂精确加入量。

3、原铁水过冷度的测量

使用铁水质量管理仪测量原铁水的过冷度值，可以导出原铁水的型核能力。

铁水质量管理仪根据凝固时刻的蠕化核型数量，具体产品的蠕化时间、铁水输送时间、浇注时间、凝固时间等提示包底冲入阶段的孕育剂动态加入量。

4、蠕化包和蠕化剂的掩埋

蠕化剂也是被铁水加热以后汽化成镁蒸气，在上浮的过程中被铁水吸收。

要保证蠕化剂稳定的收得率，要求铁水具有一定的吸收高度。

因此采用包底冲入法使用的蠕水包要有1.