模铸40t钢锭凝固过程温度场研究

随着模铸钢锭锭型的不断开发以及连铸产品对模铸小规格锭型的替代与延伸,为满足产品质量提升与成本优化,大规格钢锭逐渐发展成了关键的模铸锭型。但是,在模铸生产中,随着锭型的增大,更易于产生各类质量问题,诸如:成分偏析、表面缺陷、钢锭缩孔等。使用计算机数值模拟软件可以模拟钢液凝固过程的温度场与流场变化情况,并且可预测钢锭缩孔缺陷位置。研究表明,40 t钢锭的凝固过程是从外往内、由下向上顺序凝固,不仅冒口部位易于产生缩孔缺陷,而且锭身中心也存在缩孔倾向。在锭身中心的狭长液态金属区域内,此区域锥角小、上下传热不均,易产生缩松缺陷,通过数值模拟可有效预测并推断缺陷存在的位置及原因。实践证明,40 t锭型钢锭凝固及缩孔模拟与现场实际情况吻合,验证了40 t钢锭锭型设计的有效性与科学性。     

SCM822H钢3t铸锭缩孔缺陷优化的数值模拟

在现场脱锭时铸锭表面温度测定值的基础上,利用ProCAST软件建立了SCM822H钢(/%:0.20C、0.80Mn、O.25Si、0.013P、0.006S、1.14Cr、0.39Mo、0.01V、0.036A1、0.000 2B)3 t铸锭(锭身高1 675 mm,冒口倾角65.3°,冒口内液面高290 mm)充型和凝固过程的计算模型。通过该模型计算得出冒口倾角、锭身高宽比与缩孔引起的锭身切除体积比的关系,优化了锭型参数一锭身高宽比为1 864/530,冒口倾角90°。按照优化锭型参数的模拟结果表明,采用新锭型可使锭身切除体积由原先的13.5%降至0,可保证将缩孔缺陷完全控制在冒口内。     

热顶设计对镍基高温合金铸锭收缩孔隙的影响

为减轻缩孔缺陷以降低铸锭头部切除率进而提高铸锭成材率,通过数值模拟研究了热顶高度和热顶预热温度对铸锭收缩孔隙率的影响。对ø350 mm×3 200 mm的高温合金铸锭进行纵向剖切来验证模拟精确性,并结合试验测试和反算法确认了合理的铸锭与锭模界面换热系数,阐明了热顶最优设计方案。试验结果表明,不采用加热冒口时,铸锭缩孔达到1 400 mm并在铸锭中下部出现严重的疏松缺陷。通过有限元数值模拟,验证了镍基高温合金铸锭中心疏松形成条件。过高的热顶高度和预热温度会加剧中心疏松,相反会降低铸锭缩孔高度。因此,为全面控制这两个缺陷,设定ø350 mm高温合金铸锭最佳热顶高度和预热温度为600 mm和900 ℃,这一标准已成功用于优化ø350 mm高温合金铸锭生产。     

基于凝固数值模拟的13t扁锭结构设计与优化

在同时考虑热量、动量和质量传输的基础上建立了三维凝固有限元模型,其模拟结果如凝固进程、缩管及偏析等已得到以往试验和数值研究的验证。基于该模型,预测了某厂13.1t扁锭凝固缩松和偏析等缺陷的分布特征,并根据铸锭致密度和均质性分析结果对宽厚比和高径比进行了优化设计。结果表明,宽厚比和高径比均对扁锭凝固内部质量具有重要影响,且两者优化后对Q235中心疏松和偏析的改善程度比70CrMn显著。对于“一型多用”的钢锭模来说,应按照高合金钢种凝固质量控制进行结构设计。钢锭凝固过程中缩松与偏析相伴而生,这在数值模型中应该同时考虑。     

电加热冒口铸钢辊凝固过程数值模拟及优化

为提高某铸钢轧辊的工艺出品率,节约能源消耗,本研究针对该轧辊铸造过程进行数值模拟,依据无损探伤缺陷位置确定合理的换热边界换热条件,再现了缩孔缩松的位置,并评估了冒口降低的可行性。结果表明,在冒口上表面换热系数为2.4 W/(m2·K)、发热效率为25%时,该铸钢辊的缺陷模拟结果与实际探伤结果最为接近。基于此,当减小冒口高度低于100 mm时,铸件本体内凝固缺陷并未加重;而当冒口减少高度超过150 mm时,冒口内部凝固缺陷有进入铸件本体的风险。     

大钢锭凝固过程的温度场计算及缩孔疏松预测

本文论述了大钢锭凝固传热过程的数学模型,并开发出一套专用的有限元模拟程序。该软件包具有完备的前、后期处理功能,可方便地用于大钢锭凝固时的温度场计算及缩孔、疏松预测。利用6t和22t钢锭的实测数据对现有程序进行了验证,证明其具有较高的可靠性和精度。以模拟程序为工具,用正交设计方法分析了锭身锥度、锭身高径比、冒口侧壁保温条件、冒口端部保温条件及冒口锥度等工艺参数对钢锭质量的影响。在此基础上,设计出132t和205t钢锭的优化锭型参数,并在实际生产中获得了成功的应用。     

42CrMo4钢39t锭真空浇铸和凝固过程数值模拟和生产实践

用Anycasting铸造软件对42CrMo4钢（/%:0.38~0.45C,0.90~1.20Cr,0.025Mo）39t锭真空浇铸和凝固过程进行计算机模拟,确定浇铸钢水温度1527℃,过热度40℃时39t钢锭充型时间18.78 min,其中锭身10min,帽口8.78 min,预判缩孔仅出现在帽口中心处。现场生产实践表明,铸锭锻造后的模块经Ⅱ级超声波探伤合格,成材率从工艺改进前的65%提高至71.35%。     

基于数值模拟的某皮带轮缺陷分析

本文针对现有皮带轮铸件的槽底处出现气孔等缺陷,通过采用铸造模拟分析软件对皮带轮的充型过程和凝固过程进行数值模拟,根据数值模拟结果对皮带轮进行缺陷分析。研究发现,皮带轮的充型过程不连续,皮带轮槽根部和槽表面均没有缩孔缩松缺陷存在,而在其中部存在缩孔缩松缺陷;皮带轮铸件槽底的周围形成气孔缺陷。研究表明,模拟分析结果与实际生产情况十分吻合,验证了数值模拟的可靠性,为工艺优化提供了依据。     

基于数值模拟的大型支撑辊铸造工艺研究

通过采用铸造模拟分析软件对大型支撑辊充型过程及凝固过程进行数值模拟,研究其整体铸造的合格生产工艺,同时采用Niyama判据及Porosity判据对缩孔缩松缺陷进行分析。研究发现,支撑辊的铸造工艺方案合理,充型平稳,温度场分布均匀,且支撑辊中无缩孔、缩松缺陷。最后采用数值模拟的工艺参数进行实际生产。经生产验证,生产出的支撑辊金相组织和力学性能均满足使用要求,为铸造支撑辊的生产提供了良好的指导作用。     

钛及钛合金真空自耗熔炼补缩工艺研究

钛及钛合金经真空自耗熔炼后,铸锭头部易出现缩孔较深,切头量较大的问题。本文研究了缩孔产生的原因,论述了补缩工艺参数制定的原则及方法;并据此制定了符合攀长钢钛业分公司国产3 t真空自耗炉(VAR)的补缩工艺制度,极大地减小了缩孔深度,提高了成材率。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

提高特殊钢成坯率有效途径

一百多年来,为克服钢液不可避免的凝固收缩(尤其高碳钢)所带来的不利影响,防止缩孔伸入锭身和出现二次缩孔,传统特殊钢锭型设计规定锭身高宽比一般不大于3,锥度一般不小于3%;帽口则需保证足够的高度,并采用导热系数低于铸铁模的耐火砖料进行保温。所:生产的钢锭头大身矮,成坯率(或称一次成材率)一般不超过80%,始     

模具钢用2.8t矩形锭替代3.0t方锭的优化及实践

目前,模具钢具有附加值高、市场需求广泛等优点。但是中国模具钢的生产已经严重落后于世界先进水平。国内某厂现有模具钢的生产锭型存在全凝时间长、探伤不合格、成材率低的问题。通过铸造模拟分析,优化后的锭型,铸锭全凝时间缩短0.48h,本体凝固时间缩短0.41h,钢锭本体无缩孔,精轧后超声波探伤B级合格,试验生产成材率到达83.51%,比原指标提高了5.31%。     

模铸钢锭用发热剂的研究与应用

模铸钢锭由表面向中心、由下向上凝固,为防止钢锭产生缩孔等冶金缺陷,均在钢锭冒口部位添加合适的保温材料,以提升钢液凝固后期的补缩效果.在对进口、HB、DA-F三类发热剂及碳化稻壳进行钢锭冒口保温试验对比及研究中发现,相同条件下等量使用三种发热剂时,根据发热剂燃烧温度,DA-F属于快热型发热剂,进口、HB属于慢热型发热剂;根据钢锭成材率情况,三种发热剂的使用效果由强到弱依次为进口、DA-F、HB,但考虑到生产实际中的性价比,效益由大到小为DA-F、进口、HB,因此甄选DA-F作为生产用主要发热剂.生产实践表明,使用DA-F发热剂后,钢锭冒口部位收缩平整,钢锭冒口缩孔发生率明显降低,有效提高了钢锭成材率.     

数值模拟在旋转芯轴压铸工艺优化中的运用

用数值模拟软件ProCAST对汽车安全带旋转芯轴压铸件原工艺方案的充型过程进行模拟并预测可能产生缩孔、缩松的位置,发现在压铸件的两端出现了缩松。通过在铸件两端增设溢流槽的工艺方案后,模拟结果表明铸件中消除缩松,保证了铸件的质量,为该压铸件模具设计提供了优化的工艺设计方案。     

补缩工艺对锆合金铸锭冒口的影响

文章对3种补缩工艺下的锆合金铸锭冒口及其化学成分进行对比分析,研究不同的铸锭补缩工艺对锆合金铸锭冒口深度及铸锭化学成分的影响。结果表明,适当的补缩电流制度和补缩时间,既能减少铸锭冒口深度,也能保证其化学成分与铸锭整体的一致性。     

采用上大下小豁口模浇注镇静钢试验小结

一、前言采用绝热板代替传统的保温帽铸锭工艺是提高成材率的有效措施。国内外大量的试验和生产实践表明:上小下大模型内衬绝热板浇注的钢锭其内部均存在不同程度的二次缩孔缺陷。为此,苏联曾规定此类模型仅限于生产含碳量小于0.45%的碳钢和低合金钢等一般用途的钢种,而高碳钢和优质钢仍采用上大下小模型生产。日本也仅用上小下大模型浇注用于轧制板材的扁锭,认为板材中二次缩     

定锥衬板铸件的凝固数值模似

以某厂的定锥衬板铸件为例,系统介绍计算机凝固数值模拟的基本原理和方法.通过对定锥衬板原工艺方案的凝固过程温度场的数值模拟,预测其可能产生的缩孔、缩松缺陷及位置,然后提出铸件的改进工艺方案,再进行模拟计算、预测,得到较为满意的结果.     

真空自耗熔炼工艺对钛锭表面质量的影响

研究了真空自耗熔炼工艺参数对钛锭表面质量的影响规律,通过实际生产与理论分析的方法研究了熔炼过程中表面不同缺陷产生的原因及防止措施,制定了合理的熔炼工艺,改善了钛锭表面质量,提高了产品成材率。