大型鋼錠凝固過程的數(shù)值模擬與實驗裝置研究.pdf

1、大型鍛件質量的好壞與鋼錠的質量密切相關。要獲得鍛造所需的優(yōu)質鋼錠，就必須控制鋼錠的凝固過程。鋼錠凝固是在鑄型內(nèi)的高溫狀態(tài)下進行的，難以直接觀察和控制。雖然在鋼錠凝固過程的數(shù)值模擬研究方面，目前取得了較大的進展，但仍存在不少問題。主要表現(xiàn)在：計算結果的準確性、邊界條件的確定以及數(shù)學模型的實驗支持和可靠性。在實驗室條件下，開展對大型鋼錠凝固過程的物理模擬實驗研究，不僅能了解凝固過程的主要影響因素和缺陷形成機理，也能為相應的數(shù)值模擬提供必要的

2、實驗支持，對于控制鋼錠的質量具有重要意義，也是獲得高質量鍛件的重要保證。
　　 本文以大型鋼錠的凝固過程為研究對象，通過對大型鋼錠凝固過程三維溫度場的數(shù)值模擬計算，研究了大型鋼錠中心縱斷面上冷卻速度的變化規(guī)律；以模擬大型鋼錠中心縱斷面的冷卻速度為初期目標，進行了凝固模擬實驗裝置的設計與制作。
　　 主要研究結果如下：
　　 1）對大型鋼錠凝固過程溫度場數(shù)值模擬的結果表明：鋼錠的凝固趨勢是軸向上由鋼錠底部向鋼錠冒口

3、處推進，徑向上從模壁處向鋼錠的中心逐步進行。在鋼錠的中心縱斷面上，鋼錠凝固過程的冷卻速度在10-3～10-1℃/s數(shù)量級之間變化。
　　 2）利用Niyama判據(jù)函數(shù)對鋼錠的縮孔、疏松進行了預測，結果表明：鋼錠的縮孔集中在冒口部位，鋼錠內(nèi)有中心疏松出現(xiàn)。
　　 3）以模擬大型鋼錠凝固過程中心縱斷面的冷卻速度為目標，設計并制作出一套凝固模擬實驗裝置。
　　 4）在研制的凝固模擬實驗裝置上，分別使用T10鋼及Pb-S