宫惠爽

(丹佛斯(天津)有限公司，天津301700)

钢锭在凝固过程中，会发生收缩，产生缩孔缩松，为了提高钢锭的质量，保证钢锭重量，需要设置冒口，用以补充因钢锭收缩而损失的钢液，因此，冒口处的钢液必须要最后凝固，才能对钢锭锭身的缩孔缩松进行补充，减轻锭身的缩孔缩松缺陷，提高钢锭的致密度。

要保证冒口处的钢液最后凝固，需要在冒口部位使用保温砖以延长钢液的凝固时间。对某公司使用的保温砖进行了调研，保温砖共有三层，由靠近钢锭侧向外依次为粘土砖、轻质砖和WDS(纳米微孔隔热板)，其中，WDS材料厚度仅为5 mm，但价格昂贵，无形中增加了钢锭的生产成本。针对这一问题，本文以大型钢锭为研究对象，分析粘土砖、轻质砖、WDS对钢锭凝固过程的影响，进一步明确帽口保温砖结构对改善钢锭质量的作用。

1 前处理设置

1.1 钢锭模型

以某公司所使用的大型钢锭为研究对象，建立几何模型并划分网格(见图1)。其中，保温砖部分的总体厚度约为200 mm，分为三种不同的保温砖结构进行计算分析(见表1)。

图1 大型钢锭模型Figure 1 Large steel ingot model

表1 保温砖的三种结构模型Table 1 Three structural models of insulation brick

1.2 初始条件

大型钢锭在温度场模拟过程中的计算时间较长，如果考虑钢液的流动，计算成本大大增加，因此，为了提高计算效率，部分科研人员在钢锭的温度场模拟中忽略钢液的流动[1]，本文不计算钢液的流动，但在模拟计算软件中，人为地增大钢液的导热系数[2]，代替钢液的流动作用，增大散热能力，提高计算的可信度。……