空心钢锭空洞锻合研究与开坯锻造工艺制定

空心钢锭壁厚芯部由于最后凝固，因此该位置必然存在铸态缺陷，解剖实验资料表明，空心钢锭主要缺陷都会集中在钢锭最终凝固点的环向截面上，一般认为，空心钢锭最终凝固位置越远离内壁，则表明钢锭内表面冷速越快，钢锭中的疏松、缩孔和粗晶混晶就会尽可能得到避免，夹杂和宏观偏析情况也会得到一定程度的改善，钢锭质量也就越好，川崎制钢所制造的空心钢锭最终凝固点在距离内表面40%以上壁厚处，而我国生产的空心钢锭一般在距离内表面三分之一处。在所有缺陷当中空洞型缺陷是空心钢锭内部缺陷的重要形式，川崎制钢解剖实验数据显示空心钢锭最终凝固点位置处存在空洞和疏松缺陷，但是当量和数量有限，在140吨的空心钢锭中发现的最大空洞直径仅在2mm左右;国内丁宇认为钢液在最后凝固的瞬间，钢液直径较小，普通锭的钢液直径大约为10cm，空心钢锭的大约为1cm，因此，我们可以认为空心钢锭中存在的最大空洞直径约为1cm。若空洞在钢锭制坯过程中能够锻合，并通过高温下的原子扩散和再结晶使锻合的空洞进一步焊合，则材料的综合性能会得到很大的提高。
    国内外学者大多是针对实心钢锭的空洞闭合进行研究，从理论分析、物理实验、数值模拟等不同角度对实心钢锭空洞缺陷锻合进行了深入研究，得到了空洞缺陷闭合理论判据，空洞闭合的主要影响因素，判断空洞闭合的量化分析方法，研究指出高温(在再结晶温度以上)、足够的保温时间、
良好的应力状态和一定的变形量是缺陷修复的必要条件。据可查资料仅二重丁宇从理论方面推导了墩粗、拔长、扩孔等工艺条件对空心钢锭空洞型缺陷闭合的影响，并制定出了利用空心钢锭制造护环的锻造工艺。更深层次的关于空心钢锭空洞闭合的研究鲜有报道。因此，研究各加载方式对空心钢锭不同方向空洞缺陷闭合的作用规律和影响效果具有重要的意义。鉴于此，本文通过数值模拟和物理实验研究了墩粗、拔长、扩孔对不同方向空心钢锭空洞缺陷闭合的影响规律和作用效果，并对典型的径向空洞和轴向空洞缺陷进行了墩粗实验验证，以期为空心钢锭开坯锻造工艺的制定提
供一定的理论支持。