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。探讨了水渣铁炼铁生产灰铁消失模型材顶注式和底注式浇注系统下的数值模拟，模拟结果和试制结果表明型材存在缩孔缩松和夹渣缺陷。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。2、通过实验可知利用水渣铁炼铁生产的灰铁消失模型材在金相组织和力学性能上完全达到标准灰铁的要求。
对于含铬量分别为10％,12%,15%,18%,23%,28%的共晶白口铸铁系列,随着冷却条件的改变,同种含铬量的试样凝固组织会呈现出显著变化,尤其是组织中碳化物的尺寸形貌及分布等变化更为突出,进而影响试样在腐蚀实验中的测试结果。上述铬含量的铸铁系列,砂型浇注(慢冷)出的试样,凝固组织中碳化物尺寸相比其他条件浇注(较快冷速)普遍偏大,且一般会呈板状,较低含铬量(10%)下还会出现少量间距较大的网状m3c碳化物,这些都会直接影响到其耐磨性及抗腐蚀性能。随着冷速的逐渐加快,凝固组织中的初生奥氏体的析出量会增加,相应的共晶组织的量会减少。通过不同放大倍数下对铸铁型材凝固组织的观察发现,相邻铬量不同冷速也可能得到类似的组织,即某铬含量的金属型试样组织与较低铬量的水冷试样类似,碳化物尺寸及分布都相当。这说明含铬量与冷却条件均在一定程度上对组织产生影响,且由铬量不同造成的耐腐蚀性差异在一定范围内也可通过对冷速的控制来减小.
通过大量的试验，得出以下结论:ht2rut4qt400-15的抗拉强度均随温度升高而下降，且变化趋势一致，拐点均在400℃左右，石墨形态和基体组织共同交互作用影响抗拉强度的下降幅度，ht2rut4qt400-15的性模量随温度升高降低，qt400-15材料的性模量随温度的升高而逐渐下降，在450℃以后显著降低，逐渐低于珠光体基体为主的蠕墨铸铁。对出现在铸铁型材内部的夹杂缺陷，进行了全面地研究分析，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，讨论了影响其形成的因素，并提出了能有效消除疤皮缺陷的措施。
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消除。因此，一般在保证足够浇注温度的前提下，宜尽可能降低球化处理温度，控制在1420～1450℃。球化剂要砸成小块，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅铁和铁屑。
孕育处理是球墨铸铁生产过程中的一个重要环节，它不仅促进石墨化，防止自由渗碳体和白口出现，而且有助于球化，并使石墨变得更细小，更圆整，分布均匀，从而提高球墨铸铁的力学性能。孕育剂一般多采用fesi其加入量根据对铸件的力学性能要求，一般为0.8％～1.0％。孕育剂的粒度根据铁液量多少，一般砸成5～25mm的小块。孕育剂应保持干净、干燥。
球化剂和孕育剂要在出铁前加入包中，在连续生产时，刚出完前一炉铁后，包很热，过早加入会使其粘结在包底而削弱球化和孕育效果。
随着对铸件质量要求的提高，客户不仅对铸件的外观有要求，而且对铸件内在质量的要求也不断提高。对生产的铸件要求进行无损探伤，这样躲在铸件内部的缩松就会被发现。因此，从根本上铸件内部的缩松缺陷是今后企业所希望达到的目标。由于球墨铸铁的凝固特点—糊状凝固方式本课题深入研究球墨铸铁的凝固特点和缩孔，缩松的形成机理，拟采用一种新工艺，从根本上球墨铸铁件的缩松缺陷，以提高球墨铸铁件的整体质量。
随着加入量的增加，缩松缺陷整体向上表面集中，缩松缺陷面积先逐渐减少后又逐渐增加，不能完全曲轴试块内部的缩松缺陷，曲轴试块横置时，底部左右两侧添加除缩剂并配合顶部加冒口的工艺方案，可完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷。对出现在铸铁型材内部的夹杂缺陷，进行了全面地研究分析，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，讨论了影响其形成的因素，并提出了能有效消除疤皮缺陷的措施。
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消除。
通过改变除缩剂成分可减少或完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷:c型除缩剂能够完全球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷，效果好。d型和h型除缩剂可以明显减少铸件内部的缩松缺陷。本文是采用多种合金成分配制成多种球墨铸铁复合除缩剂g型和i型除缩剂使球墨铸铁铸件内部的缩松缺陷明显向上表面集中。曲轴试块竖置时。