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題.為了更好地控制其生產(chǎn)質(zhì)量,本文根據(jù)生產(chǎn)實際及當(dāng)前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結(jié)合先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù),對金屬凝固過程的觀組織進(jìn)行了計算機(jī)模擬仿真,也稱為凝固過程觀模擬,這個名稱是相對于凝固過程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對金屬凝固過程進(jìn)行模擬仿真.本文根據(jù)熱力學(xué)、凝固原理等理論,建立了凝固過程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長進(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,建立了晶粒生長概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開發(fā)平臺開發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計算量大的特點(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)果的放大顯示等問題.該方法通過僅對關(guān)鍵的局部區(qū)域模擬而有效地節(jié)省了計算量.針對球墨鑄鐵(成分為:碳含量為3.7﹪、硅含量為3.3﹪、錳含量小于0.4﹪)在砂型中的凝固過程,進(jìn)行了實驗對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實驗過程中的觀組織進(jìn)行了模擬,并把模擬的計算結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行了對比,二二者基本吻合.

鑄鐵型材水平連鑄生產(chǎn)方法是將嚴(yán)格選擇的以優(yōu)質(zhì)生鐵、廢鋼為主材的原、輔材料經(jīng)中頻爐熔煉、處理后的高純凈、高品質(zhì)鐵水倒入保溫結(jié)晶爐內(nèi)，鐵水注入安裝在保溫爐下方的密封水冷結(jié)晶器石墨套中，冷卻凝固，由牽引機(jī)拉拔成型材。保溫爐內(nèi)具有相當(dāng)壓頭的鐵水，在牽引機(jī)拉拔的同時，又不斷的補(bǔ)充到結(jié)晶器內(nèi)冷卻凝固。整個生產(chǎn)過程實現(xiàn)了大冒口補(bǔ)縮小鑄件順序凝固的工藝模式，保證所產(chǎn)棒坯致密、無內(nèi)部缺陷。結(jié)晶器石墨內(nèi)孔形狀、尺寸、決定了鑄鐵型材的截面形狀，結(jié)晶器石墨內(nèi)孔L的光潔度和耐高溫性決定了型材表面質(zhì)量和尺寸精度，而型材的長度尺寸則根據(jù)用戶的要求切取。球鐵型材包體鋼板較厚，包底結(jié)構(gòu)采用錐度、底箍、焊接相結(jié)合的三重保險、即延長了使用壽命，又確保了操作者的；合理選擇了回轉(zhuǎn)中心，操作方便，澆注完畢后基本可自行復(fù)作。總之二者各有特點(diǎn)并分別在一部分領(lǐng)域具有 優(yōu)勢，互相補(bǔ)充。

 球化和孕育處理。球化劑加入量應(yīng)根據(jù)鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6％～2.0％，若球化劑放置時間較長，則應(yīng)適量多加。球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時間長，鎂吸收率高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。球化劑要砸成小塊，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。
  孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅促進(jìn)石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi其加入量根據(jù)對鑄件的力學(xué)性能要求，一般為0.8％～1.0％。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。
   球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續(xù)生產(chǎn)時，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過早加入會使其粘結(jié)在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應(yīng)時間，增強(qiáng)球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵。
   球化效果爐前檢驗，爐前檢驗孕育、球化效果好壞，一般采用三角試樣。澆注三角試樣，冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色， 白口，中心有疏松，兩側(cè)凹縮,同時砸斷時有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。球鐵原鐵液應(yīng)高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量，是生產(chǎn)球鐵的一個重要條件。