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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1、遗寧辦故＊營ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＬｉａｏｎｉｎｙｇｙｇ损王导朽巧文ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥＥ令ｙ■锻造钢锭的几何因素对其内部缺陷影响的数值模拟研究．＇賊２．．作者：盛星星：—．指导教师；汪埼教授学科：冶金工程答辩日期；２０１５年３月１９日＇■独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

2、研究成果，也不包含为获得江宁科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一，与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：ａ期；年？月ｗ日关于论文使用授巧的说明本人完全Ｔ解迂宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件Ｊｌ，允许论文被查阅和借阅；学校可ｙ公布论文的全部或部分内容。，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本学位论文属于。：保密□在年解密后适用本授权书＂＂不保密青在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作者签名：游於日期：＞０化年＾

3、月沁日指导导师签名；日期：年＾月六日，TF71分类号密级UDC单位代码10146学号122080600101硕士学位论文锻造钢锭的几何因素对其内部缺陷影响的数值模拟研究研究生姓名：盛星星指导教师：汪琦教授工作单位：辽宁科技大学论文提交日期：答辩日期：2015年3月19日学位授予日期：授予单位：辽宁科技大学论文评阅人：李静教授工作单位：辽宁科技大学答辩委员会主席：黄晓煜教授工作单位：鞍山钢铁集团"TheFormantCriteriaofDegreePaperatUSTL"AthesisSubmittedtoUniversityofSciencea

4、ndTechnologyLiaoningbyShengxingxing(Majoringin)Supervisor:Prof.“Wangqi”March18,2015摘要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

5、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

6、，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；iiABSTRAC

7、TAbstractThequalityoflarge—scaleforgingconnectswiththequalityofingotclosely．Itisnecessarytocontrolthesolidificationprocesstoobtainthehighqualityingot．Inthispaper,ageneralpurposecommercialfiniteelementmethodsoftwareAnycastingisusedforsimulationofthethreedimensiontemperatureandthe

8、rmalstressfieldofingotmouldandsteelingotinsolid