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)合先進的計算機技術(shù),對金屬凝固過程的觀組織進行了計算機模擬仿真,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,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行了模擬,并把模擬的計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行了對比,二二者基本吻合.

用水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材時應(yīng)注意以下幾點： 每種規(guī)格鑄鐵型材都有一個合理的鑄造速度范圍，影響鑄造速度的因素比較多，其影響作用也比較復(fù)雜，例如結(jié)晶器的導(dǎo)熱能力、結(jié)晶器冷卻的均勻性、鐵液的溫度、型材截面的幾何形狀等，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的鑄造質(zhì)量情況不斷調(diào)整工藝參數(shù)，達(dá)到合理的鑄造速度。 應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的材質(zhì)和尺寸規(guī)格選擇適宜的鐵液溫度。鐵液溫度高，流動性好，型材結(jié)晶前沿移動后有良好的焊合性，但過高的鐵液溫度會降低生產(chǎn)速度或因控制不當(dāng)出現(xiàn)鐵液泄露事故。而過低的鐵液溫度會降低結(jié)晶前沿鐵液的焊合能力，出現(xiàn)冷隔、裂紋、疤皮等缺陷。一般保溫包內(nèi)鐵液溫度應(yīng)控制在1280~1320℃。生產(chǎn)小尺寸型材時生產(chǎn)率較低，鐵液在保溫包內(nèi)停留時間較長，宜選擇較高的鐵液溫度。采用沖天爐爐前沖人法生產(chǎn)球墨鑄鐵型材時，鐵液的出爐溫度應(yīng)在1450℃以上
應(yīng)嚴(yán)格控制型材出口溫度（即鑄鐵型材脫離結(jié)晶器后經(jīng)溫度回升作用所達(dá)到的高表面溫度），影響型材出口溫度的直接因素是保溫包內(nèi)鐵液溫度和鑄造速度。過高的鐵液溫度和過快的鑄造速度會使型材出口溫度過高，導(dǎo)致型材心部組織變粗、力學(xué)性能下降，操作不當(dāng)還會出現(xiàn)鐵液泄露事故。反之，型材出口溫度過低也會造成石墨鑄型型壁刮傷，使型材表面質(zhì)量下降，產(chǎn)生裂紋、疤皮等缺陷。正常情況下型材出口溫度應(yīng)控制在900~950℃。 生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)型材產(chǎn)品的尺寸和材質(zhì)要求選擇優(yōu)的牽引工藝參數(shù)組合。減小牽引周期可在相同鑄造速度條件下減小步距，有利于提高鑄鐵型材的組織均勻性和致密性，但過小的牽引周期會使型材運動頻繁、間隙時間過短，反而對鑄造質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。