球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在的很多的鑄件產(chǎn)量中有較大的比例并且生產(chǎn)技術(shù)也達(dá)到了一定的水平.但由于鑄造過(guò)程中的復(fù)雜性使得球墨鑄鐵件的質(zhì)量仍然存在著很多的問(wèn)題.為了更好地控制其生產(chǎn)質(zhì)量,本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及當(dāng)前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長(zhǎng)理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)金屬凝固過(guò)程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱為凝固過(guò)程觀模擬,這個(gè)名稱是相對(duì)于凝固過(guò)程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對(duì)金屬凝固過(guò)程進(jìn)行模擬仿真.本文根據(jù)熱力學(xué)、凝固原理等理論,建立了凝固過(guò)程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長(zhǎng)進(jìn)行模擬,以能量小原理為基礎(chǔ),考慮體積自由能和界面能的定量影響,建立了晶粒生長(zhǎng)概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動(dòng)態(tài)顯示程序.針對(duì)觀模擬計(jì)算量大的特點(diǎn),本文采用了局部區(qū)域模擬法,并相應(yīng)地解決了整體區(qū)域和局部區(qū)域之間的數(shù)據(jù)映射、局部區(qū)域的邊界處理、局部區(qū)域模擬結(jié)果的放大顯示等問(wèn)題.該方法通過(guò)僅對(duì)關(guān)鍵的局部區(qū)域模擬而有效地節(jié)省了計(jì)算量.針對(duì)球墨鑄鐵(成分為:碳含量為3.7﹪、硅含量為3.3﹪、錳含量小于0.4﹪)在砂型中的凝固過(guò)程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的觀組織進(jìn)行了模擬,并把模擬的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,二二者基本吻合.

球墨鑄鐵型材組織中石墨細(xì)小圓整，球化率高，球數(shù)多，無(wú)晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲(chóng)狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定?；诣T鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵棒的機(jī)械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織廈性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800～1600Mpa，δ（延伸率）對(duì)應(yīng)達(dá)22%～1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無(wú)夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，又稱“致密棒”，加工成品率大大高于砂鑄件。
耐油壓性能良好，壓力高達(dá)35Mpa時(shí)，普通常規(guī)牌號(hào)的鑄鐵型材所加工的壁厚為1mm的試樣無(wú)點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度高于砂鑄件１～２級(jí)，加之良好的加工性能，是高中檔液壓件的優(yōu)選基材。表面處理容易，鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、氨等表面處理，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于砂鑄件和鋼件。毛坯節(jié)約，比重輕，加工精度高，熱變形小.疲勞強(qiáng)度高，疲勞極限比砂鑄件高出40%。毛坯材料比砂型鑄件節(jié)省12%～50%；比重比鋼輕8%～10%，熱處理、加工變形量小于鋼，更適宜于多種精密零部件加工。

中國(guó)古代的鑄鐵，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里含硅量都偏低，在約2000年前的西漢時(shí)期，中國(guó)鐵器中的球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件經(jīng)柔化退火的方法得到。這是中國(guó)古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，也是冶金史上的奇跡。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時(shí)可以代替昂貴的鑄鋼和鍛鋼，在機(jī)械制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。冶金行業(yè)過(guò)去一直認(rèn)為球墨鑄鐵是英國(guó)人于1947年發(fā)明的。西方某些學(xué)者甚至聲稱，沒(méi)有現(xiàn)代科技手段，發(fā)明球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，中國(guó)球鐵專家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對(duì)出土的513件古漢魏鐵器進(jìn)行研究，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國(guó)就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第科技史大會(huì)上宣讀，轟動(dòng)了鑄造界和科技史界。冶金史專家于1987年對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證后認(rèn)為：古代中國(guó)已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對(duì)冶金史作重新分期劃代具有重要意義。
近日，公司接到一份出口意向訂單，急需數(shù)噸Φ400mm水平連鑄鑄鐵型材。這已超出了Φ360mm超大規(guī)格生產(chǎn)能力范圍，工藝完全不同，設(shè)備完全不匹配，公司從來(lái)沒(méi)有嘗試過(guò)。、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮激流澎湃，不乏弄潮兒向濤搏擊。經(jīng)理牛曉宇抓住市場(chǎng)有利時(shí)機(jī)，毫不猶豫接受了挑戰(zhàn)。他集中班子成員和技術(shù)骨干，成立專項(xiàng)攻關(guān)小組，認(rèn)真研究討論，歸納工藝要點(diǎn)，制定生產(chǎn)方案。由于生產(chǎn)線能力有限，一系列設(shè)備均需擴(kuò)容、改造，加上客戶要求一周內(nèi)完成任務(wù)，這無(wú)疑成為一項(xiàng)寵大而艱巨的工程。說(shuō)干說(shuō)干。在攻關(guān)組組長(zhǎng)、經(jīng)理牛曉宇的帶領(lǐng)下，攻關(guān)組成員、生產(chǎn)副經(jīng)理王茂榮和連鑄車間主任王建衛(wèi)及相關(guān)人員立馬投入戰(zhàn)斗。按照方案，首先是結(jié)晶器模具工藝改造，設(shè)計(jì)加工Φ400mm引頸頭；其次是鐵水液面、拉拔澆注和水溫控制；然后是生產(chǎn)線裝備改造，特別是牽引機(jī)牽引能力的調(diào)配。