目前对灰铸铁和球墨铸铁表面改性的手段有表面相变硬化、表面熔凝、表面合金化以及表面熔覆。表面相变硬化因不能去除石墨相，表面改性效果受限。本文旨在利用等离子束和激光束对灰铸铁和球墨铸铁进行熔凝处理以及合金化处理去除铸铁表面的石墨相，达到强化的目的。熔凝和合金化处理获得的改性层深不够大，并且合金化的本质是一种高稀释率的熔覆，对鼓肚缺陷，在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺，即通过新型的石墨套与引锭装置来实现的，通过实施反弧度法工艺，铸铁型材的鼓肚现象得到有效消除。 但由于在率次实验过程中，刚开始生产铸铁型材时的拉拔速度比较慢、拉拔周期较长，使铸铁型材在结晶器的停留时间过长，导致在扁平方向上铸铁型材顶部略微向下凹，当拉拔参数调整合适时，下凹及鼓肚现象基本消失。组织更为均匀，并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。同时，伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似，反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。等离子束和激光束的快速加热，基体的快速冷却，导致在灰铸铁和球墨铸铁表面进行熔凝和合金化处理都可以去除其表面的石墨相，获得组织均匀、晶粒细小的改性层，与基体冶金结合。细晶强化、固溶强化使熔凝层的硬度提高，硬质相渗碳体、马氏体与软质相奥氏体等的综合作用，使熔凝层既能抗磨料磨损，又能抗粘着磨损；熔凝层的奥氏体相，是一种很好的缓蚀剂。
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在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子铸铁型材在重工业中需求量大，被广泛应用于交通运输、机床、印刷、农业机械等支柱行业。对鼓肚缺陷，在铸铁型材的水平连铸过程中采用反弧度法工艺，即通过新型的石墨套与引锭装置来实现的，通过实施反弧度法工艺，铸铁型材的鼓肚现象得到有效消除。 同时，伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似，反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。基于Matlab软件建立以铸造工艺参数为输入，拉坯工艺参数为输出的控制模型。仿真实验表明本文建立的拉坯工艺参数GA-BP神经网络控制模型可以用于拉坯工艺参数自适应整定，所获得拉坯工艺参数能够用于实际生产系统，实现高质量、高效率的铸铁型材水平连铸拉坯生产。
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水平连铸作为一种近净型清洁生产技术具有很好的发展前景。近年来水平连铸技术在铸钢和镁铝合金方面的应用比较广泛，但在铸铁方面的应用和研究较少。为研究水平连铸模拟技术在铸铁方面的应用，促进水平连铸技术的发展本文介绍了一种利用水渣铁炼铁直接生产灰铁型材的水平连铸工艺方法，并对采用此法生产的消失模灰铁型材进行了金相分析和力学性能实验。然后使用P r o_E软件对型材、浇注系统及冒口等进行了三维建模，利用ProCAST和Vis ua l Enviro nme nt软件作为铸造过程数值模拟仿真工具对水渣铁生产灰铁型材过程中的金属液充型及凝固进行仿真分析。 对出现在铸铁型材内部的夹杂缺陷，进行了全面地研究分析，明确了夹杂物的分布规律、元素组成、来源及形成原因，并就如何控制该缺陷的产生给出了相关的建议。对大断面型材表面出现的疤皮缺陷，分析了形成原因，优化设计后得到的铸铁型材新生产线，能够满足 尺寸为400mm的铸铁型材的生产，且生产铸铁型材的工序简化，各设备的结构组成更为简单合理.铸铁型材中的夹杂物主要聚集分布在其中心线上方约3/4半径处，其中大尺寸的夹杂物主要来源于球化和孕育处理，因此解决铸铁型材内部夹杂问题的关键是控制球化和孕育处理的相关参数.对于铸铁型材表面存在的疤皮缺陷，生产实践证明，采取提高铁水温度、保证铁水纯净度、适当提高拉拔速度、改进炉膛底部结构及阻断结晶器两段石墨套间横向传热的举措能够有效地消除.针对此问题本文提出阶梯式的改进方案，通过模拟可知型材缩孔缩松和夹渣基本上得到了解决，而且完全能满足型材的使用性能要求。并得出以下结论： 1、开发一种利用水渣铁炼铁生产灰铁型材的新工艺方法，通过此方法利用水渣铁生产铸铁型材可缩短生产周期、降低生产成本、提高生产效率。
