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水平连铸作为一种近净型清洁生产技术具有很好的发展前景。近年来水平连铸技术在铸钢和镁铝合金方面的应用比较广泛,但在铸铁方面的应用和研究较少。为研究水平连铸模拟技术在铸铁方面的应用,促进水平连铸技术的发展本文介绍了一种利用水渣铁炼铁直接生产灰铁型材的水平连铸工艺方法,并对采用此法生产的消失模灰铁型材进行了金相分析和力学性能实验。然后使用P r o_E软件对型材、浇注系统及冒口等进行了三维建模,利用ProCAST和Vis ua l Enviro nme nt软件作为铸造过程数值模拟仿真工具对水渣铁生产灰铁型材过程中的金属液充型及凝固进行仿真分析。 对出现在铸铁型材内部的夹杂缺陷,进行了地研究分析,明确了夹杂物的分布规律、元素组成、来源及形成原因,并就如何控制该缺陷的产生给出了相关的建议。对大断面型材表面出现的疤皮缺陷,分析了形成原因,优化设计后得到的铸铁型材新生产线,能够满足 尺寸为400mm的铸铁型材的生产,且生产铸铁型材的工序简化,各设备的结构组成更为简单合理.铸铁型材中的夹杂物主要聚集分布在其中心线上方约3/4半径处,其中大尺寸的夹杂物主要来源于球化和孕育处理,因此解决铸铁型材内部夹杂问题的关键是控制球化和孕育处理的相关参数.对于铸铁型材表面存在的疤皮缺陷,生产实践证明,采取提高铁水温度、保证铁水纯净度、适当提高拉拔速度、改进炉膛底部结构及阻断结晶器两段石墨套间横向传热的举措能够有效地.针对此问题本文提出阶梯式的改进方案,通过模拟可知型材缩孔缩松和夹渣基本上得到了解决,而且完全能满足型材的使用性能要求。并得出以下结论: 1、开发一种利用水渣铁炼铁生产灰铁型材的新工艺方法,通过此方法利用水渣铁生产铸铁型材可缩短生产周期、降低生产成本、提高生产效率。
连铸球铁型材还具有良好的热处理性能。一般在CE=4.8—5.0时,铸态性能可达到QT500-10牌号,正火性能可达到QT800-等温淬火可达到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7时,铸态性能可达到QT550-10牌号,正火性能可达到QT800-等温淬火可达到QT200-6水平。特别是在加入铜、钼以后,其铸态性能可达到QT600-3的水平。可见,连铸型材优良的性能和质量的稳定性完全可以满足ADI的要求,能过ADI处理更易于得到品质优良的次铸件。 反弧度法工艺制各的铸铁型材组织更为均匀,力学性能更为优良。与实施反弧度法之前的铸铁型材相比,实施反弧度法之后的铸铁型材硬度得到提高,组织更为均匀,并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。同时,伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似,反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。 在拉伸过程中,石墨作为夹杂分布在集体组织中,石墨形态对度灰铸铁的抗拉强度有很大的影响。石墨越弯曲,石墨端部角度越钝,抗拉强度越好。在切削加工过程中,由于剪切力的作用,度灰铸铁组织中的石墨将发生规律性的变形,增加石墨的数量能够减轻切削加工过程中的抗力、降低刀具的磨损,改善度灰铸铁的切削加工性能。通过石墨对度灰铸铁的性能影响的研究,为开发度易切削加工度灰铸铁提供理论依据,获得度易切削加工灰铸铁的组织形貌为短细的石墨及细小片间距的珠光体组织。