基于凝固模拟的钢锭模锥度设计与验证

采用铸造模拟软件对生产过程中易出现缩孔、疏松的15 t钢锭进行了凝固模拟分析,预测了缩孔、疏松的位置及大小,模拟结果与实际解剖结果一致。在凝固模拟的基础上,设计了一系列新的钢锭模,根据模拟结果较好的钢锭模进行了模具制作,在生产中,新钢锭模取得了良好的效果。     

新型钢锭模研究与运用

根据钢锭模的设计理念,针对现有钢锭模生产的钢锭在生产34CrMolA时废品率高的问题,重新设计了下注三孔底盘钢锭模(三孔锭模).运用计算机数值模拟软件,对新设计的三孔锭模进行了充型过程模拟,模拟结果显示三孔底盘钢锭模结构合理,在实际生产中三孔底盘的钢锭使34CrMolA转子的废品率明显降低.     

数值模拟在大钢锭制造中的应用

针对现有600 t级钢锭模结构,通过理论分析建立了适合低压转子用大钢锭凝固过程中传热及宏观偏析的数学模型。采用有限元数值模拟方法,利用Procast商业软件及自编专用程序分析了钢锭模的冷却条件、高径比、锥度对凝固过程温度分布、缩孔疏松及宏观偏析的影响规律。模拟结果及生产实践表明:现有600t级钢锭模结构比较合理,且数值模拟计算能够为生产提供理论依据与指导。     

冒口高度对大型锻造钢锭内部质量影响的数值模拟研究

通过数值模拟研究胃口高度对45 t钢锭凝固过程和内部质量的影响,通过钢锭生产和钢锭模测温验证了模拟结果的合理性.模拟结果表明,对大型上注钢锭,胃口高度越高,心部疏松越小,但对钢锭本身温度场分布和偏析形成影响不大,凝固条件主要受钢锭本身结构的影响.     

不同冷却条件下的钢锭凝固过程模拟

应用凝固模拟软件模拟不同冷却条件下的钢锭凝固过程,结果表明：应用水冷钢锭模可以改变传统的钢液冷却方式,在提高钢锭质量的同时大大缩短钢液凝固时间,有效提高生产节奏。     

大型钢锭凝固过程三维数值模拟

开发了大型钢锭凝固过程三维模拟程序。利用本程序对53 t钢锭的凝固过程进行了模拟,预测的钢锭和锭模中典型测试点的冷却曲线、钢锭完全凝固时间及冒口一次缩孔形状等与商用有限元软件ProCAST的计算结果吻合良好。     

55t大型锻造用钢锭疏松缺陷的模拟与试验研究

利用ProCAST有限元软件对55 t大型锻造用钢锭的凝固过程进行了数值模拟。分析了钢锭与锭模之间不同换热系数的冷却条件下,钢锭纵截面疏松缺陷的分布区域、形貌及疏松程度的演变规律。模拟分析得出,当钢锭与锭模之间的换热系数为1 200 w（/m2.k）时,钢锭内部的疏松缺陷面积最小,疏松程度最低。与试验结果进行对比,模拟结果与试验结果吻合较好。     

大钢锭凝固过程的数值模拟研究

运用大型商业软件MARC的有限元分析法,对85 t S34MnV大型钢锭凝固过程的温度场分布进行了数值模拟计算分析,基于模拟结果进行了工业试验.模拟结果表明,钢锭的凝固趋势在轴向上由钢锭底部向钢锭顶部逐步推进,径向上由四周向中心慢慢延伸.通过对不同浇注温度下的钢锭凝固过程进行数值模拟,得出适当提高钢锭的浇注温度可以延长凝固时间,这有利于夹杂物的上浮.工业试验结果表明,提高钢锭模初始温度50℃后,冒口夹杂物总量与钢锭底部夹杂物总量的比值提高了约0.63％,验证了模拟结果.     

模壁厚度对大钢锭传热及疏松缩孔影响的数值模拟

为研究模壁厚度对大型钢锭内部传热及疏松缩孔的影响,本文建立了三种不同厚度的锭模,并利用ProCAST软件对72 t钢锭进行了模拟。通过分析热流密度、凝固场和缩孔分布等模拟结果,发现模壁厚度对钢锭底部热流密度影响较小。增大壁厚,在凝固前期钢锭的中上部热流密度较大,凝固末期钢锭中部的热流密度略有减小。增大壁厚会减少钢锭上部疏松、减小冒口中缩孔体积,但钢锭中下部易产生疏松。壁厚对安全距离影响很小。     

冒口高度对钢锭内部品质影响的模拟分析

采用铸造模拟分析软件对不同冒口高度的12t钢锭进行了计算机模拟分析,并预测了钢锭缩孔缺陷的分布。计算结果发现原来生产过程中冒口高度下的缩孔深度较大,将模拟结果与试验结果进行了对比,两者相符。在此基础上,用计算机模拟优化了冒口高度并进行试验验证。模拟与试验结果表明,优化后的冒口高度可以消除缩孔缺陷,提高了钢锭品质和利用率。