ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｒ ｙ ｗｅ ｌ １ ． Ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ， ａ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｌ ｄ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｗ ｍｏ ｌ ｄ ｗａ ｓ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ￣ ｅ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｍｏ ｌ ｄ
摘 要 ：采用铸造模拟软件对生产过程中易出现缩孔 、 疏松的１ ５ ｔ 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 。
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ４ ＶＯ １ ． ６ ３ ＮＯ ． ３
铸
造
・２ ４ ９・
Ｆ ＯＵＮ ＤＲ Ｙ
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 ０ １ ４ ０ ３ ３ ；２ ． 清华大学材料 学院，北京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
ＸＵ Ｙａ — ｄ ｏ ｎ ｇ 。 ， Ｓ ＨＥ Ｎ Ｈｏ ｕ — ｆ ａ ２ ， Ｌ ＥＩ Ｂｉ ｎ ｇ — ｗａ ｎ ｇ ， ＨＵ Ｙｏ ｎ ｇ — ｐ ｉ ｎ ｇ ， ＨＡＮ Ｆ ｅ ｉ
（ １ ． Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ ３ ３ ， Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
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 ３ ６ ０ ＭＮ 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 免缩孔 、疏松 ，必 须优 化设 计钢 锭模 与 冒 口形状
关 键词 ：凝 固模 拟 ；优化设 计 ；钢锭 中图分 类号 ：Ｔ Ｇ２ ６ １ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ １ — ４ ９ ７ ７（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ — ０ ２ ４ ９ — ０ ４
Ｓｔ ｅ ｅｌ Ｉ ｎ ｇ ｏ ｔ Ｍｏ ｌ ｄ ’ Ｓ Ｔａ ｐ ｅ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｎ ｄ Ｖａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｓｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
曼！ ２ ： Ａ Ｖ 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 ，ｋ ｇ ・ ｍ。 。 ；Ａ 为导 热 系数 ，Ｗ ・ ｍ・ Ｋ ；ｔ 为时 间 ，ｓ ；Ｈ为焓 ，Ｊ ・ ｋ ｇ ；堤 温度 ，Ｋ；ｇ 是 源项 ， 包括 发热剂散 失的热量 ，ｗ ・ ｋ ｇ 一 。
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 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 ：
ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｔ ｆ ｗａ ｒ ｅ ． Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｋａ ｇ ｅ ｎｄ ａ ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｙ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｅ ｄ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｗｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ； ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｔ
Ａｂ ｓ ｌ ￣ｃ ｔ ： Ａ １ ５ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ￣ｉ ｎ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｔ ｆ ｅ ｎ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ