东北大学毕业设计（论文） 第3章 结果与讨论

软件，在各验证点附近，如图3.3(b)，用标尺工具测量其一次枝晶臂间距λ1和二次枝晶臂间距λ2。图片分辨率为600ppi，即600像素/英寸，1英寸等于25400微米，测量采用像素为单位，因此，1像素换算成微米为1/600*25400。为了减小测量误差，采用多次测量取平均值的方法来进行测量，表3.2和3.3为实际测量结果。

表3.1 枝晶腐蚀液配方

FeCl3，g 30

CuCl2，g

1

SnCl2，g 0.5 表3.2 实测λ1 测量值/μm 643.5 613.8 572.7 474.1 444.5 465.7 381 402.2 410.6 503.8 533.4 516.5 440.3 461.4 414.9 389.5 376.8 414.9

表3.3 实测λ2 测量值/μm 330.2 338.7 364.1 297.2 263.3 241.3 172.7 166.8 164.3 310.7 298.0 282.8 258.2 263.3 254.8 177.8 180.3 184.6 HCL，ml

50

H2O，ml 500

验证点 1 2 3 4 5 6

平均值/μm

610 461.4 397.9 517.9 438.9 393.7

验证点 1 2 3 4 5 6

平均值/μm 344.3 267.3 167.9 297.2 258.8 180.9

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图3.3(a). 枝晶形貌

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图3.3(b). 各验证点附近枝晶形貌

3.2.2 传统经验模型预测

图3.2为六个验证点的温度随时间的变化曲线，其中1、2、3为一个试样上的三个验证点（距离铸坯窄面905mm），4、5、6为另一个试样上的三个验证点（距离铸坯窄面475.5mm）。

16001500 1 2 31400温度，℃1300120011000200400600800100012001400时间，s

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16001500 4 5 61400温度，℃1300120011000200400600800100012001400时间，s 图3.4 各验证点温度随时间变化曲线

冷却速率计算公式如下：

CR?(TL?TS)/tf (3.1)

式中：TL和TS—分别是铸坯的液相线和固相线温度；

tf—局部凝固时间。

由图3.4可以知道各验证点的局部凝固时间，再根据式(3.1)，计算各验证点的冷却速率。计算结果见表3.4。

表3.4 各验证点冷却速率CR

验证点 1 2 3 4 5 6

凝固时间tf /s 107.41 54.08 39.19 79.15 58.09 42.03

冷却速率CR (℃·s-1)

0.27 0.54 0.74 0.37 0.50 0.69

3.1.2.1 一次枝晶臂间距

Q345属于低合金钢，关于λ1的计算，El-Bealy & Thomas针对低合金钢，通过已有实验数据的拟合回归获得了λ1与冷却速率CR及钢种碳含量CC之间的简单函数关系式

[39]

：

?m??n? (3.2) λ1?N??CR?CC其中=278.748，=0.206277638；指数由钢的碳含量决定：

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