目前獲得度灰鑄鐵主要是通過添加鉻、銅、鉬和鎳等合金元素來實現但是隨著合金價格的提高生產成本不斷增加。為降低生產成本本課題在HT250材質的基礎上采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規律。 試驗結果表明含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+少量鐵素體。 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。 隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加彎曲程度加大石墨端部鈍化對基體的割裂作用減弱；細片狀珠光體含量略有增加珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時試樣的抗拉強度和硬度達到大值分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時鑄件表面下開始出現氣孔缺陷。

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。