顾 涛，李静文，张帅鑫，刘化峰，王明家，赵宇宏,*，侯 华

(1.中北大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030051；2.中石油天然气销售分公司江西省公司，江西 南昌 330000；3.燕山大学 材料科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004)

0 引言

铸锭是工业生产中最为常见的一种铸件产品，常作为后续产品的坯料使用，其生产质量直接影响后续产品的品质。为了保证后续产品质量，制造品质良好的铸锭十分关键和必要[1]。然而铸锭在凝固过程中，随着温度的降低会发生体积收缩，如果不能对其进行及时有效的补缩，将会出现缩孔、缩松等铸造类缺陷。工业上可以通过设计大尺寸的冒口来强化补缩效果。虽然该方法可有效解决铸锭补缩问题，但是大尺寸冒口将导致大量原材料的浪费。因此，如何在保证铸锭补缩质量的同时又能缩小冒口尺寸是铸锭生产中需要解决的一个难题。

数值模拟技术是近年来一种新兴的研究技术，被广泛应用于各个研究领域中[2-3],通过模拟计算铸造凝固过程可以协助研究者优化铸造工艺与模具设计[4-7]。例如，研究者通过对铸锭凝固过程进行数值模拟，优化了冒口设计，提高了冒口补缩效率，但是由于铸锭凝固的同时冒口本身也在传热凝固，因此这些技术作用效果十分有限[8-9]。对冒口进行加热，补偿凝固过程中该区域的热量损失，是提升冒口补缩效果的一种有效途径和方法。研究者尝试电弧加热[10]、电渣加热[11]等多种方式加热冒口,有效补偿了凝固过程中冒口的热量损失，显著延长冒口区域金属液的凝固时间，提升冒口补缩效率。……