大型鋼錠溫度場(chǎng)和Fe-C合金微觀組織的數(shù)值模擬.pdf

1、大型鑄鍛件的質(zhì)量與鋼錠的質(zhì)量有密切關(guān)系，而要獲得優(yōu)質(zhì)鋼錠，必須控制鋼錠的凝固過程。本文采用ProCAST軟件對(duì)鋼錠凝固過程進(jìn)行了溫度場(chǎng)及凝固組織的數(shù)值模擬。
　　本文通過適當(dāng)?shù)哪M計(jì)算假設(shè)，利用熱焓法處理凝固潛熱，建立了鋼錠凝固過程溫度場(chǎng)的有限元模型，模擬了不同條件下凝固過程中的溫度場(chǎng)，考察了錠身高徑比、冒口徑縮比以及冷卻強(qiáng)度對(duì)250t級(jí)鋼錠宏觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　另外，本文建立了有限元(Finite Element)和元胞自

2、動(dòng)機(jī)法(Cellular Automaton)相結(jié)合的宏微觀耦合的CA-FE模型。在微觀計(jì)算中，采用了基于高斯分布的連續(xù)形核模型和經(jīng)過擴(kuò)展的KGT枝晶生長(zhǎng)模型。應(yīng)用CA-FE模型模擬了Fe-C合金的三維凝固組織，考察了合金成分、澆注條件、形核參數(shù)對(duì)凝固組織的影響。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)模底換熱系數(shù)從10W·m-2·k-1增加到5000W·m-2·k-1，中心縮松區(qū)相對(duì)位置從38.3％上移到47.5％。
　　(

3、2)高徑比從2.0減小到1.0時(shí)，鋼錠心部縮松縮孔缺陷明顯上移，從28.8％上移到62％。冒口徑縮比與模壁冷卻強(qiáng)度相對(duì)于鋼錠高徑比對(duì)鋼液補(bǔ)縮的影響較小。
　　(3)隨著原始成分C含量的升高，枝晶的生長(zhǎng)速度變小，F(xiàn)e-C合金凝固組織中等軸晶比例將逐漸增多。
　　(4)隨著澆注溫度的提高，F(xiàn)e-C合金凝固組織中等軸晶比例逐漸減小，且晶粒組織變得粗大。
　　(5)隨著對(duì)流換熱系數(shù)增大，溫度梯度增大，枝晶生長(zhǎng)速度加快，最終獲得