基于凝固模拟的钢锭模锥度设计与验证

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２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
质量提出了更高的要求。缩孔、疏松仍然是特定钢种钢锭的主要内部缺陷。随着３６０ＭＮ模锻压机的建设，传统的钢锭模结构设计正在融合计算机辅助分析。为
了避免wk.baidu.com孔、疏松，必须优化设计钢锭模与冒口形状
摘要：采用铸造模拟软件对生产过程中易出现缩孔、疏松的１５ｔ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。
军工、核电、重机及风电等高端装备制造对钢锭
程中的数学模型，对钢锭的凝固过程做如下处理：① 凝固过程的潜热释放按热焓法处理；②钢液流动对传热的影响采用等价导热系数法处理。
建立的钢锭凝固传热三维非稳态数学模型如下：
ｐｅｒｆｏｒｍｅｄｗｅｌｌｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄｉｉｃｆａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎ；ｓｔｅｅｌｉｎｇｏｔ
关键词：凝固模拟；优化设计；钢锭中图分类号：ＴＧ２６１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ４９７７（２０１４）０３ — ０２４９ — ０４
ＳｔｅｅｌＩｎｇｏｔＭｏｌｄ ’ ＳＴａｐｅｒＤｅｓｉｇｎａｎｄＶａｌｉｄａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＸＵＹａ — ｄｏｎｇ。，ＳＨＥＮＨｏｕ — ｆａ２，ＬＥＩＢｉｎｇ — ｗａｎｇ，ＨＵＹｏｎｇ — ｐｉｎｇ，ＨＡＮＦｅｉ
（１．ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＮｏｒｔｈＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０３３，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｃｈｉｎａ；
Ａｂｓｌ￣ｃｔ：Ａ１５ｔｓｔｅｅｌｉｎｇｏ￣ｉｎｗｈｉｃｈｓｈｒｉｎｋａｇｅａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｗｅｒｅｏｔｆｅｎｆｏｕｎｄｄｕｒｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ
ａｇｒｅｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｖｅｒｙｗｅｌ１．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｍｏｌｄｓｃｈｅｍｅｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｎｅｗｍｏｌｄｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｅ￣ｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅｎｅｗｍｏｌｄ
Ｍａｒ．２０１４ＶＯ１．６３ＮＯ．３
铸
造
・２４９・
ＦＯＵＮＤＲＹ
基于凝固模拟的钢锭模锥度设计与验证
徐亚东・一，沈厚发，雷丙旺，胡永平，韩非
（１．内蒙古北方重工业集团公司，内蒙古包头０１４０３３；２．清华大学材料学院，北京１０００８４）
ｂｙｕｓｉｎｇｏｆｃａｓｔｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｔｆｗａｒｅ．Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｈｅｓｈｒｉｎｋａｇｅｎｄａｐｏｒｏｓｉｙｔｗｅｒｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ
曼！２：ＡＶ升口
（１）
及尺寸等工艺参数和发热材料等辅助工艺。
钢锭凝固过程是一个涉及高温凝固的复杂过程，式中：ｐ为密度，ｋｇ・ｍ。。；Ａ为导热系数，Ｗ・ｍ・Ｋ；ｔ为时间，ｓ；Ｈ为焓，Ｊ・ｋｇ；堤温度，Ｋ；ｇ是源项，包括发热剂散失的热量，ｗ・ｋｇ一。