Page 112 - 国外钢铁技术信息参考-2023年1月

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模拟结果显示板坯中心区凝固速度非恒定，最终凝固区位于距板坯中心ᇏݓࣁඋ࿐߶

以往研究中曾针对机长 20m 的板坯（宽 1530mm，厚 190mm，网格尺寸 11mm，

0.15C-0.27Si-1.38Mn-0.02P-0.009S）连铸进行过仿真。该仿真以热力学数据库

为基础，不仅考虑了δ凝固还考虑到包晶反应后的γ凝固。另外，其中虽然考虑
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了凝固收缩和热收缩但未考虑鼓肚和搭桥。计算区的对称性为 1/4、网格尺寸为

10mm，网格数为 2482211。采用市售流动计算软件包在普通个人电脑上计算大约

需要 10 天。不同计算环境条件下，虽然不能改变计算本质但计算时间有可能大

幅缩短。

600mm 左右位置处。另外，从结晶器侧向板坯中心的碳浓度分布测量结果和浓度 ᇏݓࣁඋ࿐߶

计算结果一致，误差量为 3.22%。计算结果表明，可以实现对板坯连铸的整体仿
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真。另外，本文所提出的宏观偏析分析方面的问题还需要进一步研究。碳浓度分

布由铸锭表面向中心稳定增加，未观察到浓度急剧变化的情况。工业角度的偏析

问题并非板坯厚度方向浓度逐渐变化所导致的宏观偏析，而是中心附近明显的宏

观偏析。大规模计算中，受网格尺寸限制采用与中心偏析中正/负偏析区相当的

11mm 网格的条件下，无法再现第 2.3 节所述由于固液共存区流动不稳定性所导

致的正偏析。今后的一个研究方向是将铸造过程的整体大规模计算与偏析预测仿
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真相分离，在利用全局数据的基础上实现综合鼓肚和固液共存区流动不稳定性等

情况在内的子集模拟，增强整体铸造过程仿真的意义。如图 26 所示，通过全局

仿真给出仿真的边界条件，并将鼓肚和搭桥仿真纳入其中。

3. 结论

本文在局部溶质再分配模型的基础上，对流动和固液共存区变形引起的宏观
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偏析情况予以阐述。通过分析这两种宏观偏析机理，不仅能够明确偏析形成的基
本过程，还可以了解凝固过程中偏析的发展情况。另外，本文还简要介绍了铸锭

和连铸中已知的宏观偏析示例，说明了流动或固液共存区变形与宏观偏析形成机
理的关系，并阐述了研究现状和今后的研究方向。为了使研究更为详尽，本文在

可能范围内查阅了大量参考文献。

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原文参考 CMISI 数据库： 西山纪念技术讲座, 2021 年，第 214 回

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