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摘要
基于液-固混相的连续介质模型，将凝固过程中收缩的体积与固相区、糊状区及液相区下降的体积建立关联，从而确定熔体顶端边界；结合动网格技术，开发了一种追踪收缩腔界面的模型，实现了Fe-C合金铸锭凝固收缩和宏观偏析的耦合模拟，预测的收缩腔形状与实验相符。结果表明：Fe-0.3%C合金铸锭凝固过程中，在热-溶质浮升力影响的基础上，考虑凝固收缩后，预测的铸锭顶部正偏析最大值减少了4.78%。铸锭顶端界面的换热，会减轻铸锭顶端正偏析。耦合热-溶质浮升力及凝固收缩影响、顶端与环境换热系数为h=2.0 W/(m2·K)的铸锭上部溶质分布更符合文献实验测量结果。在热-溶质浮升力影响的基础上，考虑凝固收缩增强了糊状区内溶质浮力影响，致使铸锭凝固前沿主流股旋流方向更快反转,熔钢流速超过仅考虑热-溶质浮升力时的流速，从而加快了铸锭凝固速率。本模型预测的铸锭底端负偏析小于文献实验结果，这是由于本模型仅考虑了液-柱状晶混相，进一步的模型中需加入等轴晶粒沉降的影响。
- 出版日期2023
- 单位东北大学
