[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

说明书

本发明属于合金技术领域，具体涉及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。本发明提供的方法无需在实际生产中进行多次重复性试验，通过模拟铸锭的凝固过程即可确定出抑制疏松缺陷所需的凝固压力的最低值，且方法精确高效。

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及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。

背景技术

由于奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性和机械性能，被广泛应用于航空航天、石油化工、船舶、医疗器械、能源等领域。但在奥氏体不锈钢铸锭凝固过程中容易形成疏松缺陷。疏松缺陷很难通过后续的热机械处理工艺消除，进而导致最终产品的力学性能受到严重影响，更甚者导致材料直接报废。

目前，消除铸锭中疏松缺陷的办法一般是通过添加保温冒口改变补缩条件，但是这种方法对原材料的利用率不高，造成了资源的浪费；或者通过改变铸锭高径比或高宽比的方法，但是为了消除偏析、夹杂物等凝固缺陷，奥氏体不锈钢铸锭一般要经过电渣重熔、真空自耗等后续工艺的处理，改变铸锭的高径比或高宽比会导致后续工艺无法进行。因此这些方法并不适用于防止奥氏体不锈钢铸锭中疏松缺陷的产生。

针对上述存在问题，可以通过对铸锭施加一个凝固压力来实现防止奥氏体不锈钢铸锭中疏松缺陷的产生。通过在浇铸凝固的过程中施加一个气相的凝固压力，可以改变铸锭与铸模之间的换热条件、抑制疏松的形成。因此，凝固压力数值的确定是生产奥氏体不锈钢铸锭的关键，凝固压力过低会导致无法有效抑制疏松缺陷，而凝固压力过高会加大生产难度，提高生产成本，且易引发安全事故。目前只能在实际生产的过程中进行多次重复试验才能确定出最低的凝固压力，费时又费力。

发明内容

本发明的目的在于提供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，本发明提供的方法无需在实际生产中进行多次试验即可确定出抑制疏松缺陷所需的凝固压力最低值，且方法精确高效。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种抑制疏松的凝固压力最低值的确定方法，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；