球鐵型材鼓肚缺陷的形成機(jī)理及消除方法研究.pdf

1、迄今，通過(guò)水平連續(xù)鑄造技術(shù)生產(chǎn)鑄鐵型材已有50多年的歷史。這種特殊的鑄造工藝制各的鑄鐵型材與一般砂型鑄件相比，組織更細(xì)小、致密度更高、綜合機(jī)械性能也得到明顯提高，因此，鑄鐵型材的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。隨著鑄鐵水平連鑄工藝水平的不斷提高，鑄鐵型材在現(xiàn)代化工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展。
　　本研究是在鑄鐵水平連鑄技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以陜西華安鑄鐵型材有限公司的矩形截面球墨鑄鐵型材鼓肚缺陷為研究對(duì)象，從傳熱、凝固、拉拔工藝與二次噴冷

2、工藝等方面，分析缺陷的形成原因?？紤]到鑄坯的凝固潛熱、鑄坯內(nèi)的鐵水靜壓力、鑄坯與結(jié)晶器石墨套之間的間隙、型材生產(chǎn)過(guò)程中的拉拔速度等影響水平連鑄生產(chǎn)的多方面因素，提出了在不降低生產(chǎn)效率情況下能夠有效解決鼓肚缺陷的反弧度法工藝。同時(shí)，對(duì)比分析了反弧度法生產(chǎn)的鑄鐵型材的組織與性能。本文得到的主要結(jié)論如下：
　　(1)鼓肚缺陷的形成機(jī)理：在水冷裝置的冷卻作用下，結(jié)晶器石墨套內(nèi)的鐵水逐漸降溫至液相線溫度，形核并長(zhǎng)大，形成鑄坯外殼。隨著時(shí)間的

3、延長(zhǎng)，鑄坯發(fā)生凝固收縮，鑄坯兩側(cè)和鑄坯下方與石墨壁緊貼，而鑄坯頂部因坯殼的凝固收縮，坯殼與石墨套之間產(chǎn)生氣隙，導(dǎo)致傳熱能力降低，但隨著凝固層繼續(xù)加厚，鑄坯頂部的凝固層沒(méi)有下方及兩側(cè)緊貼石墨壁的凝固層厚。當(dāng)鑄坯從結(jié)晶器拉出來(lái)后，鑄坯內(nèi)部未凝固的鐵水繼續(xù)凝固，釋放結(jié)晶潛熱。因鑄坯頂部的凝固層薄，被內(nèi)部未凝固的液態(tài)金屬再次加熱，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，不足以承受液態(tài)金屬的靜壓力，鑄坯發(fā)生變形向上鼓起，形成鼓肚。
　　(2)針對(duì)鼓肚缺陷，在球鐵型材

4、的水平連鑄過(guò)程中采用反弧度法工藝，即通過(guò)新型的石墨套與引錠裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)實(shí)施反弧度法工藝，型村的鼓肚現(xiàn)象得到有效消除。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，剛開(kāi)始生產(chǎn)型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長(zhǎng)，使型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在扁平方向上型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時(shí)，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。
　　(3)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(shí)施反弧度法之前的型材相比，實(shí)施反弧度法之后的型材硬度得