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摘要
超高强度不锈钢以其超高强度和良好的韧性以及优异的耐腐蚀性能而广泛地应用在航空、航天等领域。真空自耗重熔(VAR)作为生产超高强度不锈钢铸锭的主要生产技术，具有去除钢中有害杂质、改善钢中元素偏析的功能。为了研究新型Cr-Co-Ni-Mo合金体系超高强度不锈钢USS122G的真空电弧重熔过程，通过工艺仿真优化软件(Melf-Flow-VAR),对VAR过程的宏观传热、传质和流动现象进行模拟，建立USS122G合金VAR过程的二维轴对称数学模型，预测了不同冷却速度下的温度场和熔池形貌，并着重分析了特定熔速下的温度场、流场的演变，有无氦气冷却的元素宏观偏析情况，最后以模拟工艺制备了USS122G合金?660 mm铸锭进行验证。结果表明，熔速增加，熔池深度加深，熔池形貌由低熔速扁平状→圆弧状→高熔速深“U”变化，熔炼速率为4.5 kg/min的熔池形貌具有较窄的糊状区，在此熔速下，熔池形貌呈现圆弧状，且真空自耗炉的输入功率较低，流场模拟结果显示流体的流动方向沿边部向下，中部向上，在铸锭右侧呈现顺时针运动规律；模拟熔池在达到稳态后深度为132 mm,此时模拟熔池深度与实测结果基本一致；在熔炼过程中Cr和C元素均发生正向偏析，采用氦气冷却的铸锭中元素偏析程度较小，在距钢锭1/2R处到边部Cr和C元素分布规律与模拟结果吻合较好。本项研究成果为钢的工业化稳定生产提供了可靠的数据支撑。
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