铸铁水平连铸技术

铸铁水平连铸作为一项重要的工业生产新技术，一经出现，便如雨后春笋般地蓬勃发展。作者所在单位——西安理工大学铸铁研究所是国内该项技术的发源地，为我国铸铁水平连铸技术的发展做出了开创性的贡献。 《铸铁水平连铸技术》以国产ZSL02型单双流互换式铸铁水平连铸生产线为例，介绍了铸铁水平连铸设备、铸铁水平连铸工艺等内容。书中所介绍的内容，对于其他铸铁水平连铸生产线均有重要参考价值。 《铸铁水平连铸技术》在编写形式上特别注重以下几个方面的问题：① 既概要介绍了与铸铁型材紧密相关的铸铁的基础知识，又全面讲解了铸铁水平连铸的专门技术。将铸铁的基础知识放在铸铁水平连铸的专门知识之前介绍，有助于读者理解后面的内容。② 在兼顾全面、系统、深入、易懂方面，重点考虑了全面性与易懂性。这样，利于生产铸铁型材的从业人员学习掌握，也便于其在日常工作中随时查看、翻阅。③ 一些重要内容，图文并茂，既有实物图也有原理图，两类图相互对应，具体、形象，有利于读者学习、理解和掌握。

本书全面介绍了与铸铁型材紧密相关的铸铁的基础知识、铸铁水平连铸的发展、铸铁水平连铸设备、铸铁水平连铸工艺、铸铁型材的质量及控制、铸铁型材的应用、铸铁型材凝固过程的数值模拟和铸铁水平连铸技术的近期研究进展等内容。
本书可供从事与铸铁型材相关的科研、技术、生产人员使用。

张云鹏，男，陕西宜君人，1962年7月出生，博士，教授，博士生导师。中国机械工程学会铸造分会铸铁及熔炼专业委员会委员，《铸造技术》编审。曾担任西安理工大学铸铁研究所所长、西安理工大学工程训练中心主任、西北地区高校工程实践教育研究会理事长。目前是西安理工大学材料加工工程学科学术带头人。 先后主讲本科生、硕士生、博士生专业基础课及专业课六门，作为课题负责人完成纵向基金课题及横向研究、开发、技术成果推广课题30余项，获陕西省人民政府科学技术二等奖、陕西省国防科工委科技进步二等奖、陕西省机械工程学会铸造基金奖各一项，发表学术论文120余篇，主编高等教育规划教材一部，出版学术专著一部，指导博士、硕士学位研究生60余人。

前言
第1章铸铁的基础知识1
1.1铸铁的结晶及组织的形成3
1.1.1铁碳相图3
1.1.2铸铁的一次结晶过程13
1.1.3铸铁的固态相变（即二次结晶）32
1.2铸铁的组织、性能特点及工业应用36
1.2.1铸铁的分类36
1.2.2灰铸铁36
1.2.3球墨铸铁59
第2章铸铁水平连铸的发展89
2.1连铸的发展概况89
2.1.1国外连铸发展概况89
2.1.2我国连铸发展概况92
2.1.3铸铁水平连铸的发展概况93
2.2铸铁水平连铸的优越性94
2.2.1铸铁型材的品质优于普通铸件94
2.2.2生产工艺简单95
2.2.3成品率高95
2.2.4机械化、自动化程度高，改善了劳动条件95
2.3铸铁水平连铸正常生产应具备的基本条件95
2.3.1完好的设备状态96
2.3.2完善的铁液熔化工艺96
2.3.3科学的管理方法96
2.3.4高水平的人员素质96
2.3.5同步发展相关技术96
2.4铸铁水平连铸在国民经济建设中的地位和作用97
2.5铸铁水平连铸技术的现状及其发展趋势98
第3章铸铁水平连铸设备101
3.1保温炉101
3.1.1结构特点101
3.1.2主要技术规格102
3.1.3维修注意事项102
3.2结晶器103
3.2.1结晶器的类型103
3.2.2结晶器的结构特点105
3.2.3结晶器的装配要求106
3.3牵引机107
3.3.1结构简述107
3.3.2主要技术规格108
3.3.3保养和维护108
3.4切割机108
3.4.1结构简述109
3.4.2主要技术规格111
3.4.3保养和维护111
3.5压断装置111
3.5.1结构简述112
3.5.2主要技术规格113
3.5.3保养和维护113
3.6接料与出线装置113
3.6.1结构简述113
3.6.2主要技术规格115
3.6.3保养和维护115
3.7液压系统115
3.7.1液压系统的组成及相关事项115
3.7.2液电控制120
3.8电气控制系统121
3.8.1牵引机调速系统121
3.8.2牵引机拉停控制系统123
3.8.3参量检测与显示电路124
3.8.4其他电路124
3.9辅助装置124
3.9.1保温炉操作平台124
3.9.2喷火装置125
3.9.3炉前悬臂吊126
3.9.4二次冷却装置126
3.9.5支承辊127
第4章铸铁水平连铸工艺129
4.1准备连铸铁液129
4.1.1铁液熔炼方式129
4.1.2铁液质量要求129
4.1.3铁液的熔炼及炉前处理工艺130
4.2准备结晶器132
4.2.1结晶器类型及尺寸的选择132
4.2.2石墨的选择及加工132
4.2.3石墨套与铁套的装配133
4.3保温炉的维修与烘烤134
4.3.1炉体筑砌134
4.3.2炉体的更换与调整136
4.3.3使用前的准备工作136
4.3.4事故处理137
4.3.5修炉137
4.4安装结晶器及炉膛喷火137
4.4.1安装结晶器138
4.4.2炉膛喷火138
4.5安装引锭系统139
4.5.1安装引锭杆140
4.5.2安装引锭头140
4.5.3水平调整140
4.6牵引机操作工艺140
4.6.1生产前的准备140
4.6.2生产过程中牵引机的操作工艺141
4.7控制室操作工艺规程142
4.7.1主控柜的操作142
4.7.2一般故障排除145
4.7.3注意事项146
4.8拉拔工艺控制146
4.8.1生产前的准备146
4.8.2初拉147
4.8.3正常生产147
4.8.4注意事项148
4.9续加铁液148
4.10铁液成分的在线控制与调整149
4.11切割149
4.11.1准备149
4.11.2切割工艺规程150
4.11.3结束150
4.11.4注意事项151
4.11.5砂轮更换操作工序151
4.12压断及出线151
4.12.1准备151
4.12.2压断152
4.12.3出线152
4.12.4结束153
4.12.5注意事项153
4.13检验153
4.13.1型材断口及外观质量检验153
4.13.2型材组织、性能检验154
4.14生产中的事故及预防154
4.14.1出口温度过高而漏炉154
4.14.2出口温度过低而断漏155
4.14.3拉断155
第5章铸铁型材的质量及控制157
5.1铸铁型材的组织与性能特点157
5.2铸铁型材的质量检验165
5.2.1质量的在线检验165
5.2.2出厂前的质量检验165
5.3铸铁型材的常见缺陷分析及防止方法166
第6章铸铁型材的应用168
6.1铸铁型材的生产特点与性能优势168
6.1.1水平连铸铸铁型材的生产特点168
6.1.2水平连铸铸铁型材的组织特点及性能优势169
6.2铸铁型材的应用领域170
6.2.1铸铁型材在国外的应用情况170
6.2.2铸铁型材在我国的应用情况及前景170
6.3铸铁型材的应用图例171
6.3.1液压172
6.3.2机床177
6.3.3冶金机械与动力机械183
6.3.4印刷机械185
6.3.5纺织机械与制冷机械186
6.3.6农业机械186
6.3.7食品机械187
6.3.8通用机械188
6.3.9电工电子190
6.3.10铁路运输191
6.3.11石油钻探192
6.3.12模具193
第7章铸铁型材凝固过程的数值模拟195
7.1模拟对象及数值计算范围的确定196
7.2传热过程的控制方程196
7.3换热边界条件197
7.3.1型材与石墨套之间的换热边界条件198
7.3.2冷却水到石墨套外表面的换热边界条件202
7.4模拟对象的剖分处理205
7.5数值计算中的差分方程205
7.5.1石墨套的差分方程205
7.5.2型材的差分方程208
7.6模拟过程的实现210
7.6.1模拟计算的方法210
7.6.2结晶潜热的处理方法211
7.6.3有关物性值的确定212
7.6.4模拟程序的建立213
7.7连铸过程的测温实验214
7.7.1石墨套测温方案214
7.7.2石墨套的测温数据及其处理216
7.7.3主要工艺参数217
7.8参数B、C(δ)的确定218
7.9模拟结果的验证及其分析219
7.10采用数值模拟方法分析连铸生产的凝固过程221
7.10.130mm型材的凝固过程221
7.10.252mm型材的凝固过程226
第8章铸铁水平连铸技术的近期研究231
8.1铸铁型材鼓肚缺陷的形成机理及其消除方法231
8.1.1鼓肚缺陷的形成机理及其影响因素232
8.1.2采用反弧度法防止鼓肚缺陷的产生236
8.2铸铁水平连铸的三次喷冷技术239
8.2.1三次喷冷的技术思想239
8.2.2三次喷冷的实验研究及结果240
8.3由球墨铸铁型材制备ADI245
8.3.1ADI等温淬火的组织转变过程及工艺参数的影响246
8.3.2由球墨铸铁型材制备ADI的实验研究及结果248
参考文献260