[发明专利]一种抑制疏松的凝固压力最低值的确定方法及其应用、一种奥氏体不锈钢铸锭的制备方法

权利要求书

1.一种抑制疏松的凝固压力最低值的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据目标铸锭的凝固时间和凝固压力设定值P_设，利用式1确定目标铸锭和铸型之间的界面换热系数h；

根据所述目标铸锭的组成，使用Thermo-Calc热力学计算软件中的scheil凝固模型计算得到目标铸锭在凝固过程中的焓值随温度变化率和密度值随温度变化率；

确定目标铸锭的固相线温度点T_固和液相线温度点T_液；

根据所述界面换热系数h、所述焓值随温度变化率、密度值随温度变化率和固相线温度点T_固，采用PROCAST软件模拟目标铸锭的凝固过程；

在T_固±1℃的范围内，提取若干个目标铸锭心部温度随位置变化的数据点，根据式2确定目标铸锭心部的温度梯度G_r；

在T_固±1℃的范围内，提取若干个目标铸锭心部温度随时间变化的数据点，拟合得到温度-时间关系直线方程，所述直线方程的斜率为冷却速率v_c；

根据式3得到凝固压力计算值P_s；

当P_s≤P_设时，以所述凝固压力设定值P_设作为凝固压力最低值；

当P_s＞P_设时，增大所述凝固压力设定值P_设，重复上述得到凝固压力计算值P_s的过程，直至所述P_s≤P_设；

其中P_设为凝固压力设定值，单位为MPa；所述凝固压力设定值P_设的取值范围为＞0.1MPa；

h为界面换热系数，单位为w·m^-2·℃^-1；

t为凝固时间，单位为s；

G_r为温度梯度，单位为℃/m；

v_c为冷却速率，单位为℃/s；

f_L为枝晶间液相体积分数，取值范围为0.8～0.9；

P_s为凝固压力计算值，单位为MPa。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述确定固相线温度点T_固和液相线温度T_液的方法包括以下步骤：

在圆柱体铸型外壁垂直高度的一半位置处打一个垂直穿透铸型侧壁的通孔，所述通孔的直径为8mm；将热电偶置于通孔中，所述热电偶的测温点与圆柱体铸型内壁的径向距离为10mm；

记录钢液在凝固过程中由热电偶测得的温度变化曲线，将温度变化曲线进行微分处理即得到所述固相线温度T_固和液相线温度T_液。

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述采用PROCAST软件模拟目标铸锭的凝固过程包括：

构建和目标铸锭与铸型的体积相同的模型，所述模型中的铸型材料设定为铸铁，将所述界面换热系数h作为所述模型中铸锭和铸型的边界条件，将所述焓值随温度变化率、密度值随温度变化率和固相线温度点T_固作为所述模型中铸锭的材料参数；所述模型中铸型和空气的换热条件设定为空冷，空气温度设定为20℃，浇铸温度设定为液相线温度T_液+(50～60)℃。

4.权利要求1～3任一项所述确定方法在制备奥氏体不锈钢铸锭中的应用。

5.一种奥氏体不锈钢铸锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将不锈钢原料依次进行熔化、脱氧处理和渗氮处理，得到的钢液在凝固压力下进行浇铸和凝固，得到所述奥氏体不锈钢铸锭；

所述凝固压力为按照权利要求1～3任一项所述的确定方法得到的凝固压力最低值。