目前获得度灰铸铁主要是通过添加铬、铜、钼和镍等合金元素来实现但是随着合金价格的提高生产成本不断增加。为降低生产成本本课题在HT250材质的基础上采用氮、钛、铌对铁液进行合金化通过金相组织观察、SEM分析、EDS分析、拉伸试验和硬度试验研究了氮、钛、铌对灰铸铁组织及性能的影响规律。 试验结果表明含氮量为0.0055%~0.013%、含锰量为1.0%-1.36%时试样的金相组织为A型石墨+细片状珠光体+少量铁素体。 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。 随着含氮、锰量的增加:片状石墨长度变短、宽度稍有增加弯曲程度加大石墨端部钝化对基体的割裂作用减弱;细片状珠光体含量略有增加珠光体层片间距减小;试样的抗拉强度和硬度逐渐增大当含氮量为0.012%、含锰量为1.24%时试样的抗拉强度和硬度达到大值分别为395MPa和260HBW。当铁液中含氮量≥0.011%时铸件表面下开始出现气孔缺陷。
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对铸铁型材中部区域采用浇冒系统处理热节,提取凝固模拟结果中热节处的平均模数和金属液体积,即可对浇冒口系统的尺寸进行定量化设计;充型结果表明浇注节奏应为“先慢后快再慢”;凝固结果表明浇冒口液态补缩明显,石墨化膨胀压力没有损失,铸铁型材设计良好。将该铸铁型材参数应用于生产,生产的灰铸铁轴承座质量良好,满足使用要求。铸铁型材在重工业中需求量大,对鼓肚缺陷,在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺,下凹及鼓肚现象基本消失。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。仿真实验表明本文建立的拉坯工艺参数GA-BP神经网络控制模型可以用于拉坯工艺参数自适应整定,所获得拉坯工艺参数能够用于实际生产系统,实现高质量、率的铸铁型材水平连铸拉坯生产。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。


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