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鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)床、印刷、農(nóng)業(yè)機(jī)械等支柱行業(yè)。拉坯工藝參數(shù)設(shè)置是鑄鐵型材生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致拉漏、拉斷等生產(chǎn)事故和產(chǎn)生表面裂紋等鑄造缺陷。現(xiàn)有鑄鐵型材生產(chǎn)企業(yè)拉坯工藝參數(shù)控制技術(shù)參差不齊，尚無(wú)完整的理論體系。為了深入研究上述問(wèn)題，本文以鑄鐵型材拉坯工藝為研究對(duì)象，研究拉坯工藝參數(shù)控制規(guī)律，拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定問(wèn)題，以便解決生產(chǎn)事故與鑄件缺陷問(wèn)題，為生產(chǎn)企業(yè)提供一定的理論體系指導(dǎo)。 對(duì)鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過(guò)程中采用反弧度法工藝，即通過(guò)新型的石墨套與引錠裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)實(shí)施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，剛開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長(zhǎng)，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時(shí)，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實(shí)施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實(shí)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(qiáng)度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時(shí)，伸長(zhǎng)率指標(biāo)均超過(guò)LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類(lèi)似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。建立了晶粒生長(zhǎng)概率模型.根據(jù)所建立的模型采用了Microsoft Visual C++ 6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動(dòng)態(tài)顯示程序.針對(duì)觀模擬計(jì)算量大的特點(diǎn)本文采用了局部區(qū)域模擬法并相應(yīng)地解決了整體區(qū)域和局部區(qū)域之間的數(shù)據(jù)映射、局部區(qū)域的邊界處理.

水平連鑄作為一種近凈型清潔生產(chǎn)技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。近年來(lái)水平連鑄技術(shù)在鑄鋼和鎂鋁合金方面的應(yīng)用比較廣泛，但在鑄鐵方面的應(yīng)用和研究較少。鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)床、印刷、農(nóng)業(yè)機(jī)械等支柱行業(yè)。拉坯工藝參數(shù)設(shè)置是鑄鐵型材生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致拉漏、拉斷等生產(chǎn)事故和產(chǎn)生表面裂紋等鑄造缺陷。現(xiàn)有鑄鐵型材生產(chǎn)企業(yè)拉坯工藝參數(shù)控制技術(shù)參差不齊，尚無(wú)完整的理論體系。為了深入研究上述問(wèn)題，本文以鑄鐵型材拉坯工藝為研究對(duì)象，研究拉坯工藝參數(shù)控制規(guī)律，拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定問(wèn)題，以便解決生產(chǎn)事故與鑄件缺陷問(wèn)題，為生產(chǎn)企業(yè)提供一定的理論體系指導(dǎo)。導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時(shí)，下凹及鼓肚現(xiàn)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(xué)性能更為優(yōu)良。與實(shí)施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實(shí)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(qiáng)度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時(shí)，伸長(zhǎng)率指標(biāo)均超過(guò)LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類(lèi)似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。利用ProCAST和Vis ua l Enviro nme nt軟件作為鑄造過(guò)程數(shù)值模擬仿真工具對(duì)水渣鐵生產(chǎn)灰鐵型材過(guò)程中的金屬液充型及凝固進(jìn)行仿真分析。探討了水渣鐵煉鐵生產(chǎn)灰鐵消失模型材頂注式和底注式澆注系統(tǒng)下的數(shù)值模擬，模擬結(jié)果和試制結(jié)果表明型材存在縮孔縮松和夾渣缺陷。針對(duì)此問(wèn)題本文提出階梯式的改進(jìn)方案，通過(guò)模擬可知鑄鐵型材縮孔縮松和夾渣基本上得到了解決，而且完全能滿(mǎn)足型材的使用性能要求。

在消失模工藝條件下通過(guò)向普通球墨鑄鐵中加入Cu、Sb元素的方法制備了度合金化球墨鑄鐵并采用Procast軟件對(duì)中大型沖壓件模具充型過(guò)程進(jìn)行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對(duì)球墨鑄鐵型材的觀組織和性能的影響規(guī)律。組織觀察表明隨著Cu含量的增加珠光體含量增加。當(dāng)Cu含量一定時(shí)隨著Sb含量的增加珠光體含量進(jìn)一步增加。機(jī)械性能測(cè)試表明Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能但導(dǎo)致延伸率略有下降。 采用該種新材料結(jié)合消失模鑄造技術(shù)開(kāi)發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯實(shí)現(xiàn)了大型沖壓件模具的一次近終成型。 對(duì)鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過(guò)程中采用反弧度法工藝，即通過(guò)新型的石墨套與引錠裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)實(shí)施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，剛開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長(zhǎng)，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，實(shí)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(qiáng)度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時(shí)，伸長(zhǎng)率指標(biāo)均超過(guò)LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類(lèi)似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。所獲得拉坯工藝參數(shù)能夠用于實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、率的鑄鐵型材水平連鑄拉坯生產(chǎn)。采用Procast軟件對(duì)轎車(chē)頂蓋模具在消失模工藝下充型過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬結(jié)果表明:該材料在消失模工藝條件下采用雙側(cè)澆注系統(tǒng)時(shí)當(dāng)真空負(fù)壓值為0.07MPa澆注溫度為1450℃可以獲得優(yōu)質(zhì)無(wú)缺陷的模具鑄件模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相吻合。 采用本研究所開(kāi)發(fā)的新型度球墨鑄鐵材料在消失模工藝下研制了多種中大型沖壓件模具經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證具有良好的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度大于710MPa硬度可達(dá)230-280HB延伸率可達(dá)3-5%基體中珠光體含量大于90%經(jīng)無(wú)損探傷測(cè)試模具鑄件無(wú)縮孔符合中大型沖壓件模具的性能要求。

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