隨著生鐵價格的提高鑄鐵型材生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗結(jié)果表明含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+少量鐵素體。 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現(xiàn)的，通過實施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實驗過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時間過長，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數(shù)調(diào)整合適時，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規(guī)定的指標。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加彎曲程度加大石墨端部鈍化對基體的割裂作用減弱；細片狀珠光體含量略有增加珠光體層片間距減??；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時試樣的抗拉強度和硬度達到大值分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少D型石墨增多；鐵素體的含量增多珠光體的含量減少。
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水平連鑄作為一種近凈型清潔生產(chǎn)技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。近年來水平連鑄技術(shù)在鑄鋼和鎂鋁合金方面的應(yīng)用比較廣泛，但在鑄鐵方面的應(yīng)用和研究較少。鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運輸、機床、印刷、農(nóng)業(yè)機械等支柱行業(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?，F(xiàn)有鑄鐵型材生產(chǎn)企業(yè)拉坯工藝參數(shù)控制技術(shù)參差不齊，尚無完整的理論體系。為了深入研究上述問題，本文以鑄鐵型材拉坯工藝為研究對象，研究拉坯工藝參數(shù)控制規(guī)律，拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定問題，以便解決生產(chǎn)事故與鑄件缺陷問題，為生產(chǎn)企業(yè)提供一定的理論體系指導(dǎo)。導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數(shù)調(diào)整合適時，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。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規(guī)定的指標。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。利用ProCAST和Vis ua l Enviro nme nt軟件作為鑄造過程數(shù)值模擬仿真工具對水渣鐵生產(chǎn)灰鐵型材過程中的金屬液充型及凝固進行仿真分析。探討了水渣鐵煉鐵生產(chǎn)灰鐵消失模型材頂注式和底注式澆注系統(tǒng)下的數(shù)值模擬，模擬結(jié)果和試制結(jié)果表明型材存在縮孔縮松和夾渣缺陷。針對此問題本文提出階梯式的改進方案，通過模擬可知鑄鐵型材縮孔縮松和夾渣基本上得到了解決，而且完全能滿足型材的使用性能要求。
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