热顶设计对镍基高温合金铸锭收缩孔隙的影响

摘要

为减轻缩孔缺陷以降低铸锭头部切除率进而提高铸锭成材率,通过数值模拟研究了热顶高度和热顶预热温度对铸锭收缩孔隙率的影响。对φ350 mm×3200 mm的高温合金铸锭进行纵向剖切来验证模拟精确性,并结合试验测试和反算法确认了合理的铸锭与锭模界面换热系数,阐明了热顶最优设计方案。试验结果表明,不采用加热冒口时,铸锭缩孔达到1400 mm并在铸锭中下部出现严重的疏松缺陷。通过有限元数值模拟,验证了镍基高温合金铸锭中心疏松形成条件。过高的热顶高度和预热温度会加剧中心疏松,相反会降低铸锭缩孔高度。因此,为全面控制这两个缺陷,设定φ350 mm高温合金铸锭最佳热顶高度和预热温度为600 mm和900℃,这一标准已成功用于优化φ350 mm高温合金铸锭生产。