产品详细介绍
球墨铸铁型材的冶金因素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育，必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件，17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。
随着铸铁水平连铸技术的不断推广,铸铁型材正在被越来越广泛的应用到工业行业中的各个领域。通过对连铸设备、控制系统的改进和相关工艺参数的优化,制备了几种不同截面尺寸的小直径铸铁型材,并从小直径铸铁型材的凝固成型特点出发,分析研究了其组织与性能之间的对应关系,得出了以下结论：小直径铸铁型材的金相组织特点是：发达的初生奥氏体枝晶和枝晶间分布的细小的d型石墨。小直径铸铁型材的断面硬度均匀性较好,一般在hb190～220,断面硬度差仅为hb±15.小直径铸铁型材的抗拉强度均在320mpa以上,力学性能良好.从拉伸断口可以得出：奥氏体枝晶在铸铁型材的断裂过程中主要表现为阻止裂纹扩展的作用,增加断裂所需的能量,提高铸铁型材的强度。对小直径铸铁型材的组织及断裂行为分析表明：发达的初生奥氏体枝晶呈框架结构分布：枝晶间的d型石墨在高倍电镜下观察石墨的形状近似呈蠕虫状或珊瑚状。这是小直径铸铁型材高强度的根本原因。
球墨铸铁管和水平连续铸造球墨铸铁型材。中国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，中国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，中国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过鉴定，并已有多家企业投产。再加上中国引进的一条生产线，至2002年，中国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。
随着铸铁水平连铸技术的不断推广,铸铁型材正在被越来越广泛的应用到工业行业中的各个领域。
在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3hbs。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。 (1)从拉伸断口可以得出：奥氏体枝晶在铸铁型材的断裂过程中主要表现为阻止裂纹扩展的作用,增加断裂所需的能量,提高铸铁型材的强度。 (2)对小直径铸铁型材的组织及断裂行为分析表明：发达的初生奥氏体枝晶呈框架结构分布：枝晶间的d型石墨在高倍电镜下观察石墨的形状近似呈蠕虫状或珊瑚状。这是小直径铸铁型材高强度的根本原因。
由于球墨铸铁型材凝固过程中产生的石墨化膨胀，对铸铁型材有压力作用，冒口的大小需要综合考虑多种因素而计算复杂；并且球墨铸铁型材结构越来越复杂，冒口定位效率低，因此复杂球墨铸铁型材的冒口设计比较困难，从而导致目前的球墨铸铁型材铸造工艺cad系统比较少且功能不够完善，其中的冒口设计模块定位慢，不能针对不同铸型强度进行相应冒口设计。为此，本文进行了复杂球墨铸铁型材冒口设计方法及铸造工艺cad系统的研究，主要研究工作如下。
首先，建立复杂球墨铸铁型材冒口设计方法。该冒口设计方法包含冒口定位和冒口计算，在应用距离场计算几何热节技术的基础上建立基于几何热节的复杂球墨铸铁型材冒口定位方法；同时以收缩模数法为基础，引入铸型强度因素，设计数值模拟方案，借助华铸cae平台进行模拟，分析归纳数据建立考虑铸型强度的球墨铸铁型材冒口计算方法。基于复杂球墨铸铁型材冒口设计方法开发复杂球墨铸铁型材铸造工艺cad系统。根据水平连铸工艺流程设计球墨铸铁型材铸造工艺cad系统的总体方案，包括系统结构设计、数据库设计和功能设计，详细介绍各功能模块（系统初始化模块、工艺参数模块、冒口系统模块、冷铁系统模块及浇注系统模块）的设计理论和开发流程。后将该系统应用于某企业的两个典型复杂球墨铸铁型材。采用该铸造工艺cad系统设计的铸造工艺进行数值模拟并开展实验，结果表明铸出现的缩孔缩松缺陷较少，铸造工艺设计包括冒口设计合理。该铸造工艺设计系统可以给复杂球墨铸铁型材提供冒口定位功能，并且可以根据铸铁型材强度的变化设计对应的合适冒口。
试验研究表明优选化学成分，保证铁液化学成分，高碳、低硅、低磷、低硫，并加入适量的合金化元素铜，控制球化和孕育过程，铁液出炉温度控制在1420℃～1450℃，浇注温度控制在1℃左右，浇注后60分钟高温打箱，可获得生产轴向柱塞泵斜盘等摩擦件要求的合格铸铁型材。生产试验表明，按铸态球墨铸铁生产工艺获得的qt600-3铸铁型材，力学性能可靠，组织均匀。完全满足了斜盘等柱塞泵摩擦件生产要求。解决了柱塞泵斜盘等摩擦件因摩擦面工作时温度过高，摩擦副产生相变软化的问题。提高了产品质量和可靠性。
随着近些年中国环保法规逐渐严格,零部件的水平连铸工艺也随之形状复杂化与薄壁化.甚至是通过耐热铸铁研制而成的排气系统构件,同样在向这种趋势发展与演变.为确保所制造的铸铁型材具有高质量、无缺憾的特点,通过水平连铸计算机辅助工程(水平连铸cae)来研究薄壁铸铁型材的水平连铸工艺具有非常重要的意义.本文主要介绍与分析了对水平连铸cae技术进行有效应用的现状,并探讨水平连铸cae技术在薄壁铸铁型材上的水平连铸工艺应用.