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，而且完全能滿足型材的使用性能要求。

目前獲得度灰鑄鐵主要是通過(guò)添加鉻、銅、鉬和鎳等合金元素來(lái)實(shí)現(xiàn)但是隨著合金價(jià)格的提高生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上采用氮、鈦、鈮對(duì)鐵液進(jìn)行合金化通過(guò)金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)研究了氮、鈦、鈮對(duì)灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí)試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)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(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。 隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長(zhǎng)度變短、寬度稍有增加彎曲程度加大石墨端部鈍化對(duì)基體的割裂作用減弱；細(xì)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(qiáng)度和硬度逐漸增大當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時(shí)試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時(shí)鑄件表面下開(kāi)始出現(xiàn)氣孔缺陷。

球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時(shí)間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時(shí)間長(zhǎng)，鎂吸收率高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡(jiǎn)單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強(qiáng)；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時(shí)易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。 優(yōu)化設(shè)計(jì)后得到的鑄鐵型材新生產(chǎn)線，能夠滿足 尺寸為400mm的鑄鐵型材的生產(chǎn)，且生產(chǎn)鑄鐵型材的工序簡(jiǎn)化，各設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成更為簡(jiǎn)單合理.鑄鐵型材中的夾雜物主要聚集分布在其中心線上方約3/4半徑處，其中大尺寸的夾雜物主要來(lái)源于球化和孕育處理，因此解決鑄鐵型材內(nèi)部夾雜問(wèn)題的關(guān)鍵是控制球化和孕育處理的相關(guān)參數(shù).對(duì)于鑄鐵型材表面存在的疤皮缺陷，鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均勻；抗拉伸強(qiáng)度高無(wú)縮松氣孔夾渣砂眼等缺陷機(jī)械性能優(yōu)越其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。