锻造钢锭的几何因素对其内部缺陷影响的数值模拟研究

发布时间：2017-09-14 02:32

  本文关键词：锻造钢锭的几何因素对其内部缺陷影响的数值模拟研究

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【摘要】：大型锻件质量的好坏与钢锭的质量有密切关系,要获得优质钢锭,必须控制钢锭的凝固过程。本文采用大型有限元软件Anycasting对钢锭凝固过程进行了三维温度场的数值模拟。本文通过适当的模拟计算假设,考虑了材料性能随温度变化的特性,建立了钢锭凝固过程温度场的数学模型。通过改变钢锭的不同几何因素,其中主要包括,改变钢锭的锥度、帽容比、高径比、钢锭模壁厚对24吨锻造钢锭在凝固过程中温度的分布变化进行了数值计算及分析;计算结果验证了在其他的设计参数不变的情况下,单一的改变钢锭的各因素均会对凝固质量产生影响,加大高径比会使钢锭内部疏松缩孔缺陷贯穿范围大,但是可以减少其中心缺陷,加大钢锭的锥度可以便于钢液顺序向下流动,减少其缩孔疏松缺陷;单一的加大冒口的垂直高度,可能使钢锭下部距离发热部位较远,在纵向上垂直加大钢锭的冒口的高度并未取得很好的效果;增加锭模壁厚可提高钢锭的冷却凝固速度;当壁厚增加到一定程度之后,对凝固速度的影响就逐渐减弱,模壁上热应力随壁厚增加而增大。另外,本文还对各因素对钢液的凝固的主次顺序进行了正交方案分析。在钢锭的不同位置处,不同因素对其内部产生疏松缩孔缺陷的影响是不相同的,在即钢锭的底部处,影响钢锭下半部疏松缺陷的主次顺序为R高径比R壁厚R锥度R帽容比;在钢锭的中心位置对钢锭疏松缩孔的影响顺序为R锥度R壁厚R高径比R帽容比;在钢锭的上半部分影响钢锭内部疏松缩孔的顺序为R锥度R帽容比R壁厚R高径比。对凝固过程的数值模拟是目前实验室的研究重点及必然趋势。本文运用数值模拟方法对钢锭和钢锭模的温度应力变化进行计算分析,为钢锭模的优化设计提供了依据,对实际生产具有一定的参考价值。
【关键词】：锻造用钢锭 温度场 锥度 高径比 帽容比 壁厚 数值模拟
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG317

【参考文献】

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1 徐达鸣,司广踞,李庆春,余庆梅;钢锭凝固与偏析形成的多元合金连续介质模型[J];机械工程学报;2002年09期

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本文编号：847347