由于球鐵基體中存在不同形態(tài)的石墨，所以就導(dǎo)致球墨鑄鐵的性能差異很大。球墨鑄鐵的表面層，在冷卻凝固過程中，鐵液和樹脂砂、涂料、冷鐵等接觸，其結(jié)晶條件與內(nèi)部不同，導(dǎo)致石墨形態(tài)發(fā)生變化，從而影響了球墨鑄鐵中的石墨組織形態(tài)，使得鑄鐵型材的性能下降。本文結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)中的一件球墨鑄鐵鑄鐵型材在顧客處發(fā)現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象，對(duì)球墨鑄鐵型材的表層片狀石墨組織缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)床、印刷、農(nóng)業(yè)機(jī)械等支柱行業(yè)。對(duì)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，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。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。實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、率的鑄鐵型材水平連鑄拉坯生產(chǎn)。減少型砂中的S含量和增加鐵水邊緣Mg含量有助于降低表面層厚度。同時(shí)，我們從樹脂、固化劑優(yōu)配比，低S固化劑，涂料以及水平連鑄工藝等方面提出了減少表面層的措施。減少這樣的表面層是否直接影響鑄鐵型材的使用性能尚在進(jìn)一步研究中，但是如何減少這種變異的石墨形態(tài)，是我們亟待解決的問題。

鑄鐵型材對(duì)缺陷因子數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，隨機(jī)地將其劃分為訓(xùn)練樣本集和測試樣本集。并基于此模型研究了各項(xiàng)影響因子對(duì)砂芯質(zhì)量影響的敏感強(qiáng)弱，鑄鐵型材結(jié)合實(shí)際過程相關(guān)參數(shù)的波動(dòng)性獲得過程控制策略，用以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。 鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)床、印刷、農(nóng)業(yè)機(jī)械等支柱行業(yè)。拉坯工藝參數(shù)設(shè)置是鑄鐵型材生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致拉漏、拉斷等生產(chǎn)事故和產(chǎn)生表面裂紋等鑄造缺陷。對(duì)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。 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。然而使用ProCAST軟件模擬鑄鐵件水平連鑄成型過程時(shí)，縮孔分布模擬結(jié)果與實(shí)際情況不符；另一方面水平連鑄多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；此外目前關(guān)于晶粒生長方面的研究還不能有效控制鑄鐵型材的性能。本文結(jié)合科技部合作專項(xiàng)對(duì)鑄鐵件水平連鑄成型過程模擬技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，通過爐前分析方法并結(jié)合JMatPro軟件，得到了灰鑄鐵在凝固過程的材料密度變化曲線，實(shí)現(xiàn)了鑄鐵件水平連鑄充型與凝固在一個(gè)計(jì)算模型中完成，準(zhǔn)確預(yù)測了鑄鐵型材的縮孔位置。

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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)比表明使用數(shù)值模擬的方法對(duì)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。