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大型钢锭凝固过程流动及组分传输研究

荣文杰  李林敏  李宝宽  
【摘要】:成分均匀是大型钢锭一个重要的质量指标。在液态合金凝固的过程中,由于在固液相中的溶解度不同,成分从固相中析出,在热-溶质浮力的作用下形成对流,溶质由凝固前沿浓度较高处流向浓度较低处,从而造成局部浓度偏低或偏高。本文建立了一个数学模型来研究Fe-C合金钢锭凝固过程中的流动及组分传输并预测凝固终了时的成分分布。控制方程采用有限体积方法离散,固液两相区采用焓-多孔介质方法处理。利用Clyne-Kurz模型考虑固相有限扩散。在通过前人的实验及数值模拟验证本模型的基础上,研究了冒口加热条件下钢锭凝固过程的流动、温度变化、成分浓度变化。结果表明,该模型得到的凝固终了时刻的宏观偏析与前人的实验及数值模拟结果吻合,准确预测了钢锭的成分分布。

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