一種水平連鑄工藝設(shè)計(jì)中澆冒結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。工藝設(shè)計(jì)階段對軸承座進(jìn)行凝固分析，得出了鑄鐵型材各部分的模數(shù)后，使用截面比設(shè)計(jì)法、均衡凝固設(shè)計(jì)法來定量化設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)的尺寸。研究表明該鑄鐵型材應(yīng)采用底注式澆注系統(tǒng)為宜，對鑄鐵型材中部區(qū)域采用澆冒系統(tǒng)處理熱節(jié)，提取凝固模擬結(jié)果中熱節(jié)處的平均模數(shù)和金屬液體積，即可對澆冒口系統(tǒng)的尺寸進(jìn)行定量化設(shè)計(jì)；充型結(jié)果表明澆注節(jié)奏應(yīng)為“先慢后快再慢”；凝固結(jié)果表明澆冒口液態(tài)補(bǔ)縮明顯，石墨化膨脹壓力沒有損失，鑄鐵型材設(shè)計(jì)良好。將該鑄鐵型材參數(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，生產(chǎn)的灰鑄鐵軸承座質(zhì)量良好，滿足使用要求。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)鑄鐵型材的工序簡化，各設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成更為簡單合理.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源于球化和孕育處理，因此解決鑄鐵型材內(nèi)部夾雜問題的關(guān)鍵是控制球化和孕育處理的相關(guān)參數(shù).對于鑄鐵型材表面存在的疤皮缺陷，生產(chǎn)實(shí)踐證明，采取提高鐵水溫度、保證鐵水純凈度、適當(dāng)提高拉拔速度、改進(jìn)爐膛底部結(jié)構(gòu)及阻斷結(jié)晶器兩段石墨套間橫向傳熱的舉措能夠有效地。仿真實(shí)驗(yàn)表明本文建立的拉坯工藝參數(shù)GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型可以用于拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定，所獲得拉坯工藝參數(shù)能夠用于實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、率的鑄鐵型材水平連鑄拉坯生產(chǎn)。對某升降機(jī)底架細(xì)桿部位進(jìn)行觀模擬，模擬結(jié)果表明外部為激冷細(xì)晶區(qū)，在凝固過程中 L角位置易形核。實(shí)驗(yàn)與模擬對比表明使用數(shù)值模擬的方法對灰鐵件水平連鑄過程的晶粒生長進(jìn)行預(yù)測具有可行性，為課題組之后的研究做了準(zhǔn)備。

尤其是在對縮孔具置進(jìn)行正確預(yù)測時(shí)，勢必會(huì)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化但是，因?yàn)楸”阼T鐵型材水平連鑄條件時(shí)常會(huì)發(fā)生變化，如:金屬液成分、溫度以及造型條件等，會(huì)造成產(chǎn)生氣體缺陷與縮孔等問題，而且還會(huì)受到量元素的直接影響。此外尚末充分查明出現(xiàn)水平連鑄缺陷的機(jī)理，僅僅根據(jù)水平連鑄CAE技術(shù)對水平連鑄缺陷進(jìn)行完全預(yù)測是非常有難度的甚至在水平連鑄CAE結(jié)果中，一定要將現(xiàn)場知識融入進(jìn)去，對預(yù)測結(jié)果質(zhì)量進(jìn)行判斷。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實(shí)現(xiàn)的，通過實(shí)施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過長，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。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)，伸長率指標(biāo)均超過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。其在鑄鐵家族中的應(yīng)用比例僅為26.1，與發(fā)達(dá)相比仍然較低，排名前十位的水平連鑄生產(chǎn)大國球墨鑄鐵型材的平均應(yīng)用比例(2010年數(shù)據(jù))為26.4，法國為50，美國為35，日本為33.3，德國為30，尚達(dá)不到平均水平。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，其應(yīng)用的范圍也越來越廣。本標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施，迎合了我國的產(chǎn)業(yè)政策，也是我國水平連鑄行業(yè)的實(shí)際需要。

連鑄球鐵型材還具有良好的熱處理性能。一般在CE=4.8—5.0時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT500-10牌號，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT550-10牌號，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT200-6水平。特別是在加入銅、鉬以后，其鑄態(tài)性能可達(dá)到QT600-3的水平?？梢?，連鑄型材優(yōu)良的性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性完全可以滿足ADI的要求，能過ADI處理更易于得到品質(zhì)優(yōu)良的次鑄件。 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)，伸長率指標(biāo)均超過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。 在拉伸過程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態(tài)對度灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強(qiáng)度越好。在切削加工過程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發(fā)生規(guī)律性的變形，增加石墨的數(shù)量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對度灰鑄鐵的性能影響的研究，為開發(fā)度易切削加工度灰鑄鐵提供理論依據(jù)，獲得度易切削加工灰鑄鐵的組織形貌為短細(xì)的石墨及細(xì)小片間距的珠光體組織。