·1684 工程科学学报，第43卷，第12期 铸坯横截面温度场分布云图，横截面的右侧为中 相率的增加，铸坯中心温度降低，中心两相区厚度 心对称面.从计算云图可以看出，随着铸坯中心固 减小，即凝固前沿至铸坯中心的距离减小 f=0.3 f=0.4 f-0.5 f=0.6 =0.7 7T 450 422 384 1196 1083 i045 1008 ◆X 图7不同铸坯中心固相率铸坯温度场分布 Fig.7 Temperature distribution at different central solidification fractions 2.2压下区间对压下裂纹敏感性的影响 1/4之间区域：铸坯中心固相率为0.4时等效塑性 本文研究了压下区间对铸坯产生内裂纹的影 应变区域在宽度方向上向铸坯1/4处延伸：当中心 响，对不同中心固相率位置处的铸坯进行压下数 固相率为0.5时等效塑性应变区域在宽度方向上 值模拟计算，将2.1节中铸坯温度场的计算结果作 主要集中在角部与铸坯3/8区域内；当中心固相率 为初始条件加载到铸坯压下模型中，然后对铸 为0.6时等效塑性应变区域在宽度方向上继续向 坯进行热力耦合计算，现将模拟计算结果做如下 铸坯中心延伸，同时应变区域在厚度方向上向铸 讨论 坯中心扩大；当中心固相率为0.7时等效塑性应变 图8给出了不同固相率位置处铸坯压下7mm, 区域在宽度方向上接近铸坯中心，同时应变区域 铸坯横截面上的等效塑性应力分布，横截面的右 在厚度方向上向铸坯中心继续扩大.由此可知，随 侧为中心对称面，从图8中可以看出，等效塑性应 着铸坯中心固相率的提高，铸坯表面温度降低，等 变主要集中在铸坯的上表面（内弧侧）和下表面 效塑性应变值变大，铸坯的塑性应变区域在宽度 (外弧侧).铸坯中心固相率为0.3时等效塑性应变 方向上逐渐向铸坯中心延伸，同时等效塑性应变 区域在宽度方向上主要集中在铸坯角部以及铸坯 在铸坯厚度方向上向铸坯中心扩大 Equivalent plastic =0.3 f-0.4 -0.5 f=0.6 =0.7 strain/ 08 auejd Knowws auejd KnauKs 图8铸坯横截面等效塑性应变分布 Fig.8 Equivalent plastic strain distribution in the cross section of the bloom 图9给出了在不同固相率位置处铸坯压下7mm 和11.97%.因此，中心固相率越高，铸坯表面温度 后铸坯等效塑性应变分布与温度分布.其中点线 越低，压下后铸坯产生的等效塑性应变越大 图代表等效塑性应变，直线图代表温度.从图9(a) 大多数压下引起的内部裂纹主要是在凝固前 中可以看出，等效塑性应变从表面到中心逐渐减 沿出现的，为研究对不同中心固相率位置处的铸 小.对中心固相率为0.3、0.4、0.5、0.6和0.7位置 坯进行压下，铸坯出现内裂纹的问题.对铸坯凝固 处的铸坯分别进行压下，铸坯表面产生的最大等 前沿的等效塑性应变进行计算分析，评估铸坯产 效塑性应变值分别为6.93%、8.29%、9.72%、10.73% 生内裂纹的风险.图9b)给出了不同中心固相率铸坯横截面温度场分布云图，横截面的右侧为中 心对称面. 从计算云图可以看出，随着铸坯中心固 相率的增加，铸坯中心温度降低，中心两相区厚度 减小，即凝固前沿至铸坯中心的距离减小. 1459 T/℃ 1422 1384 1346 1309 1271 1233 1196 1158 1121 1083 1045 1008 Z X Y fs=0.7 Symmetry plane fs=0.6 Symmetry plane fs=0.5 Symmetry plane fs=0.4 Symmetry plane fs=0.3 Symmetry plane 图 7 不同铸坯中心固相率铸坯温度场分布 Fig.7 Temperature distribution at different central solidification fractions 2.2    压下区间对压下裂纹敏感性的影响 本文研究了压下区间对铸坯产生内裂纹的影 响，对不同中心固相率位置处的铸坯进行压下数 值模拟计算，将 2.1 节中铸坯温度场的计算结果作 为初始条件加载到铸坯压下模型中，然后对铸 坯进行热力耦合计算，现将模拟计算结果做如下 讨论. 图 8 给出了不同固相率位置处铸坯压下 7 mm， 铸坯横截面上的等效塑性应力分布，横截面的右 侧为中心对称面，从图 8 中可以看出，等效塑性应 变主要集中在铸坯的上表面（内弧侧）和下表面 （外弧侧）. 铸坯中心固相率为 0.3 时等效塑性应变 区域在宽度方向上主要集中在铸坯角部以及铸坯 1/4 之间区域；铸坯中心固相率为 0.4 时等效塑性 应变区域在宽度方向上向铸坯 1/4 处延伸；当中心 固相率为 0.5 时等效塑性应变区域在宽度方向上 主要集中在角部与铸坯 3/8 区域内；当中心固相率 为 0.6 时等效塑性应变区域在宽度方向上继续向 铸坯中心延伸，同时应变区域在厚度方向上向铸 坯中心扩大；当中心固相率为 0.7 时等效塑性应变 区域在宽度方向上接近铸坯中心，同时应变区域 在厚度方向上向铸坯中心继续扩大. 由此可知，随 着铸坯中心固相率的提高，铸坯表面温度降低，等 效塑性应变值变大，铸坯的塑性应变区域在宽度 方向上逐渐向铸坯中心延伸，同时等效塑性应变 在铸坯厚度方向上向铸坯中心扩大. 23.030 Equivalent plastic strain/% 21.110 19.190 17.270 15.350 13.430 11.510 9.595 7.676 5.757 3.838 1.919 0 X Y f s=0.7 Symmetry plane f s=0.6 Symmetry plane f s=0.5 Symmetry plane f s=0.4 Symmetry plane f s=0.3 Symmetry plane 图 8 铸坯横截面等效塑性应变分布 Fig.8 Equivalent plastic strain distribution in the cross section of the bloom 图 9 给出了在不同固相率位置处铸坯压下 7 mm 后铸坯等效塑性应变分布与温度分布. 其中点线 图代表等效塑性应变，直线图代表温度. 从图 9(a) 中可以看出，等效塑性应变从表面到中心逐渐减 小. 对中心固相率为 0.3、0.4、0.5、0.6 和 0.7 位置 处的铸坯分别进行压下，铸坯表面产生的最大等 效塑性应变值分别为 6.93%、8.29%、9.72%、10.73% 和 11.97%. 因此，中心固相率越高，铸坯表面温度 越低，压下后铸坯产生的等效塑性应变越大. 大多数压下引起的内部裂纹主要是在凝固前 沿出现的，为研究对不同中心固相率位置处的铸 坯进行压下，铸坯出现内裂纹的问题，对铸坯凝固 前沿的等效塑性应变进行计算分析，评估铸坯产 生内裂纹的风险. 图 9(b) 给出了不同中心固相率 · 1684 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期