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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù),對金屬凝固過程的觀組織進(jìn)行了計(jì)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(jì)算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計(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(jì)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(shí)驗(yàn)對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實(shí)驗(yàn)過程中的觀組織進(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(shí)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。