文档介绍：3 3
第
卷第期机械工程学报从〕2
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钢锭凝固与偏析形成的多元合金连续介质模型’
徐达鸣司广踞李庆春
6哈尔滨工业大学材料学院哈尔滨 27 ∀∀∀2 8
余庆梅
6黑龙江省科技职工大学8
摘要 9 建立了多元合金凝固传输现象与偏析形成的连续介质模型, 在微机上应用提出的数值求解方法及编制的
、
模拟计算软件, 对一大型定向碳素钢锭凝固过程中的传热传质与液相流动过程及宏观偏析的形成进行了高效
。,
率的数值模拟计算结果证明了利用定向钢锭的凝固工艺可使凝固钢锭的大部分区域6大于铸锭高度的∀: 8中
的杂质元素质量分数及偏析减小, 从而达到提高钢锭质量的目的。
关键词 9 连续介质模型钢锭凝固宏观偏析数值模拟
中图分类号 9 ; /< <2
∀月叮舌 2 计算模型
凝固钢锭中的宏观偏析缺陷会明显降低其随后基于铸锭凝固区中任意位置所取的一个控制体
,
制品的力学性能并且很难通过热处理等后续工艺积元假设该体积元包含能满足凝固参量统计平均
消除。避免或减轻这种缺陷的影响要通过合理的铸要求的足够数量的凝固枝晶及其枝晶间液相, 则可
。。、
锭凝固工艺控制来实现宏观偏析缺陷的产生与钢将其视为一种连续介质运用凝固热量守恒合金
、
锭凝固过程中的传热传质与动量传输行为密切相的各化学组分与总质量守恒以及流动液相的动量守
、
关, 因而实现凝固钢锭成分偏析的可靠准确预测, 恒原理, 导出如下共含% 种元素的合金凝固传输连
就需对其凝固传输行为进行有效的数值模拟。续介质模型。
/= 4 > ?≅ΑΒ等Χ=Δ应用其提出并扩展的局部溶质再分布凝固传热方程
方程计算了多元低合金钢锭凝固过程产生的宏观偏日Χ切Ι58 > 刀ΥΗϑςΩ 6Σ户, Ι5= Θ<8 Ξ
。
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析!∀世纪
∀年代后期以Ε? 4ΦΓ5 4Φ等为代表提Ω 6礼Θ; 8 ςΣΕ日毋Υ日ϑ 6=8
出的合金凝固传输连续介质模型 6ΙΓ≅ϑ? ≅Κ>
?
, 第组元凝固传质方程
> 4Λ 4=8 能很好地解决早期模型不能有效地描述合
口切ΗϑςΩ势2 5 =ΘΡ‘= ΞΩ沙, Ω少=Ρ‘2 ς
、Ρϑ8 >Υ 6 8 几 6 8
金铸锭中任意复杂变凝固区域的传热传质与动量
‘ΒΒΒΞ, ,
。 5 ΩΣ琳? = ! ⋯Υ!
传输以及三种传输现象之间复杂祸合关系的问题ΒΨ 6 8Δ 6 8
Μ 4 Ν4 ≅等,Χ
ΠΔ则采用了体平均两相模型多元合金固液相变特征函数
Ο一一
, , , ,
6ΘΓ=Κ> 4 ΗΘ 4 ΦΗΑ 4 ΛϑΡΓΣΕΗΒ4 >ΓΛ 4 =8 模拟计算了;= ?ΖΞ/6 Ρ 2= 从2 ⋯Ρ‘= ⋯铸=8 6
8
2∀一 2! 元钢锭的凝固传输行为及各溶质的宏观成分
凝固质量守恒方程
, 。
分布但其模型所花费的模拟计算时间过长 2 ς%ΘΞ
日几Υ日ϑΩ 6少夕 8 ∀ 6Π 8
本文基于所建立的多元合金凝固传输行为的连
, 液相流动动量传输方程