大型鋼錠溫度場和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軟件對鋼錠凝固過程進行了溫度場及凝固組織的數(shù)值模擬。
　　本文通過適當(dāng)?shù)哪M計算假設(shè)，利用熱焓法處理凝固潛熱，建立了鋼錠凝固過程溫度場的有限元模型，模擬了不同條件下凝固過程中的溫度場，考察了錠身高徑比、冒口徑縮比以及冷卻強度對250t級鋼錠宏觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　另外，本文建立了有限元(Finite Element)和元胞自

2、動機法(Cellular Automaton)相結(jié)合的宏微觀耦合的CA-FE模型。在微觀計算中，采用了基于高斯分布的連續(xù)形核模型和經(jīng)過擴展的KGT枝晶生長模型。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)相對位置從38.3％上移到47.5％。
　　(

3、2)高徑比從2.0減小到1.0時，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度相對于鋼錠高徑比對鋼液補縮的影響較小。
　　(3)隨著原始成分C含量的升高，枝晶的生長速度變小，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)隨著對流換熱系數(shù)增大，溫度梯度增大，枝晶生長速度加快，最終獲得