由于球墨鑄鐵鑄鐵型材水平連鑄過程中糊狀凝固的凝固特點,使得鑄鐵型材必然存在縮松縮孔。如何從工藝上有效地抑制縮松縮孔缺陷問題一直是人們研究的重點。大型球墨鑄鐵型材往往由于其體積大、結構較復雜,鑄型膨脹較難控制等原因,導致其縮松縮孔更難控制,因此對工藝設計提出了更高的要求。鑄鐵型材在重工業中需求量大,被廣泛應用于交通運輸、機床、印刷、農業機械等支柱行業。拉坯工藝參數設置是鑄鐵型材生產中的關鍵環節,設置不合理會導致拉漏、拉斷等生產事故和產生表面裂紋等鑄造缺陷。對鼓肚缺陷,在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝,即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現的,實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高,組織更為均勻,并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時,伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似,反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 (1)根據鑄鐵型材結構特點并結合數值模擬的的結果,分析導致大面積縮松縮孔缺陷的原因:此類外形尺寸長而大,內部空腔結構復雜熱節較多的大型鑄鐵型材,要實現同時凝固很困難,利用球墨鑄鐵自補縮來解決縮松不可行,必須加強補縮作用,合理設置冒口和冷鐵,確保補縮通道順暢。 (2)建立鑄鐵型材的有限元模型,運用ProCAST軟件對各個方案進行了水平連鑄過程模擬仿真,對縮松縮孔進行了預測,并對仿真結果進行對比分析,結合理論分析和模擬仿真的情況對鑄鐵型材工藝進行了優化。(3)針對優化后的工藝,確定了一套實驗方案,并對優化后的工藝方案進行了實驗驗證,實驗結果一致表明,工藝優化后鑄鐵型材縮松縮孔缺陷情況得到有效改善,成功解決了此類大型球鐵件的水平連鑄生產難題。


鑄鐵型材差不多已在所有主要工業部門中得到應用,這些部門要求高的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴重的熱和機械沖擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以及尺寸穩定性等。為了滿足使用條件的這些變化、球墨鑄鐵現有許多牌號,提供了機械性能和物理性能的一個很寬的范圍。 如標準化組織ISO1083所規定的大多數球墨鑄鐵鑄件,主要是以非合金態生產的。但由于在率次實驗過程中,剛開始生產鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長,使鑄鐵型材在結晶器的停留時間過長,導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹,當拉拔參數調整合適時,下凹及鼓肚現象基本消失。 反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻,力學性能更為優良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比,實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高,組織更為均勻,并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時,伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似,反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 在拉伸過程中,石墨作為夾雜分布在集體組織中,石墨形態對度灰鑄鐵的抗拉強度有很大的影響。石墨越彎曲,石墨端部角度越鈍,抗拉強度越好。在切削加工過程中,由于剪切力的作用,度灰鑄鐵組織中的石墨將發生規律性的變形,增加石墨的數量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損,改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對度灰鑄鐵的性能影響的研究,為開發度易切削加工度灰鑄鐵提供理論依據,獲得度易切削加工灰鑄鐵的組織形貌為短細的石墨及細小片間距的珠光體組織。

