[发明专利]在浇铸炉内致密石墨铸铁生产的工艺控制

说明书

本发明涉及一种为凝固成致密石墨铸铁的铸件提供预处理铁水的方法。

致密石墨铸铁(下面缩写为CGI)是这样的一种铸铁，当在抛光的一个二维平面上观察它时，其中的石墨呈蠕虫状(也被称为致密铸铁或蠕虫状铸铁)；蠕虫状石墨在ISO/R945-1669中被定义为“Form III”石墨或者按照ASTM specification A247蠕虫状石墨被定义为“Type IV”石墨。

CGI的机械性能是灰铸铁和球墨铸铁的最佳性能的结合。CGI的疲劳强度和极限抗拉强度与珠光体球墨铸铁的数值相当，同时CGI的导热性与灰铸铁的导热性相似。尽管如此，CGI与约占铸铁总产量70％的灰铸铁和约占铸铁总产量25％的球墨铸铁相比，目前CGI只占铸铁的世界总产量的有限的部分。

以前CGI的产量有限的一个原因是难以可靠地生产CGI。难点是在生产CGI的过程中CGI中的石墨化能力和石墨形态变质元素必须在一个很窄的范围内被同时控制。迄今，借助于大量的实验以及完全凭经验条件和经常性的高昂代价，才使这个控制过程得以完成。SE-B-444,817，SE-B-469,712和SE-B-470,091所描述的方法已经大部分解决了这些困难。SE-B-444,817描述了一种包括石墨形态变质剂的铸铁的生产方法。该方法的基础是热分析，这种方法使石墨的析出和生产能在一个小而有代表性的试样的实际凝固过程中实现；且该方法最终能如浇铸时所要求的CGI的最佳凝固那样，用附加的石墨形态变质剂来处理铁水。由于在凝固过程中试样的中心和接近取样的容器壁的铁水的一个位置的温度随时间的变化被记录，因此得到了能用来提供关于浇铸过程中凝固阶段的信息的两个不同的凝固曲线。因为这种取样方法提供了快速而又很准确的关于铁水的固有的结晶性质的信息，所以SE-B-444,817的主题提供了一种在宏观上控制CGI生产的最初的现实可能性。

SE-B-469,712讲述了一种SE-B-444,817所讲述的方法的改进，在该改进的方法中利用装有一种物质的一种带壁的特殊类型的取样容器，该物质使溶解在靠近该容器的铁水中的镁元素的浓度降低至少0.003％。这样做的目的是建立一个降低镁含量导致产生片状石墨的界限；就Mg元素而言，从致密石墨形态到片状石墨形态的转变的浓度范围只有0.003个百分点，主要从0.008％到0.005％，虽然其绝对的值可随凝固时间而变化。

SE-B-470,091描述了SE-B-444,817所讲述的方法的进一步的改进。该专利说明书描述了如何能确定组织被变质处理的铁水的实际的碳当量(C.E)或者石墨化能力，尤其碳当量(C.E)高于共晶点的CGI。而且再次使用热分析结果来校正或调整铁水的成分。该方法以将低碳铁块放入取样容器为基础，

其中该铁块的尺寸是这样的，即当容器充满铁水时该铁块不完全被熔融，当铁水凝固时记录铁水的温度。当温度越过γ液相线时，做为一种近似的组织被变质处理的铸铁的绝对温度或相对于共晶温度的实测的和已校准的值的温度差被记录；在该组织被变质处理的铸铁的相图的基础上，铁水的碳当量(C.E)被确定。

这些专利说明书的所讲的内容基本上代表了以工业规模为基础的相同质量的CGI的生产方法的技术状况。对于在例如DE-A1-29,37,321(stefanescu)，DE-C1-34,12,024(Lampic)或JP-52,026,039(Komatsu)中所描述的老式的方法，这几乎是不实际的，因为这些老式的方法充满了废品的问题。然而，如上所述，CGI的生产仍然是很有限的。导致这样的一个重要的原因是迄今还不能在一些连续或半连续的过程中可靠地控制CGI的生产，而只能在断续的过程中控制CGI的生产。

这里“连续过程”的基本意思是连续地提供凝固成CGI的铁水的过程，例如在设置在连续移动的铸模生产线内的铸模中浇铸，即，没有任何装原料或移动已处理的铸铁的过程的间断，能连续地获得不间断铁水流的过程，与“间歇过程”不同，“间歇过程”的意思是凝固成CGI的各个铁水包的生产和分送由连续的类似的断续操作组成；“半连续过程”意思是包括一个断续的子过程和一个连续的子过程的一个总的过程，例如，一个包括断续的处理过程和向反应容器装原料的过程，从该反应容器中可以连续地获得最终的产品，即，没有任何间断，在本案中，意味着在一个连续移动铸模生产线上可生产CGI的连续的铸件但其也能够生产CGI的独立(单个)的铸件。