K418高温合金下引式热型连铸温度场模拟

周正华 杨 帆 屠挺生 蒋丹青 任忠鸣

(1.省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海 200444; 2.上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海 200444; 3.上海大学材料科学与工程学院,上海 200444)

K418高温合金是用量最大的铸造高温合金，已广泛应用于制造航空、地面和海上燃气轮机涡轮工作叶片、导向叶片和整铸涡轮[1]。目前国内工业生产K418高温合金母合金首先采用真空感应熔炼，然后金属模铸成型，该制备工艺能获得成分精确的高温合金母合金，但存在中心缩孔、疏松以及偏析等不足。由于采用顶铸方式成型，在浇注过程中导流槽、保温冒有残留钢液以及铸坯存在中心缩孔等缺陷需要切除冒口，存在工艺流程长、材料收得率低以及成本高等一系列问题[2]。

连铸工艺可以控制凝固参数，从而提高铸坯质量，降低生产成本。2001年，Zupanic等利用铜铍结晶器研究了IN713C合金(φ10 mm)连铸过程的可行性，并成功实现了其拉- 停- 反推的连铸[3]。2005年，英国Ross & Catherall公司建成了一条8 t的真空水平连铸生产线[4]。2015年，钢铁研究总院开发出了φ30～φ50 mm K418合金的真空连铸工艺[2]。但以上均是采用传统结晶器技术，连铸坯晶粒沿径向从表面向中心生长，最后在凝固区域(中心)产生明显偏析，铸坯表面容易形成冷隔等缺陷。

20世纪80年代，日本大野笃美等[5]首先提出了热型连铸(ohno continuous casting,OCC)技术，其本质是连续定向凝固过程，它与普通连续铸造的区别在于其铸型是加热而不是冷却的，即在结晶器外一定距离处对铸坯直接喷水冷却使热量沿轴向传递从而形成定向凝固过程[6]。……