摘要：采用大型商用有限元软件PROCAST，对40 t 传统定向凝固钢锭和中空侧壁定向凝固钢锭的温度场和缩孔的分布，以及钢液完全凝固时间进行对比。由数值模拟得出：中空侧壁定向凝固温度场分布合理，能够明显降低缩孔程度及分布范围，进而提高产品收得率及质量。
普通钢锭存在着诸如A偏析、V偏析、疏松等缺陷。而且这些缺陷在大单重钢锭中显得更为突出， 并且难以控制。当这些铸件被用作压力容器件时，它的品质是无法达到要求的。
定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段， 在凝固金属和未凝固熔体中建立起沿特定方向的温度梯度， 从而使熔体在模型壁上形核后沿背与热流相反的方向，按要求的结晶方向进行凝固。定向凝固的方法主要有发热剂法、功率降低法(PD法)［1］、快速凝固法(HRS)［2］、液态金属冷却法(LMC)［3］、超高温度梯度定向凝固(ZMLMC法)、电磁约束成形定向凝固(DSEMS)、单晶连铸技术、深过冷定向凝固(DUDS)、经熔体热处理的定向凝固、激光超高温度梯度快速定向凝固(LRM)、连续定向凝固法(OCC)等［4~6］，以上技术都存在侧壁保温效果不佳问题。本文采用中空侧壁定向凝固技术［7］：即侧壁内侧为耐高温材料，外侧为高保温材料，内侧与外侧之间留有一定的间隔，利用气体的绝热性，显著提高侧壁的保温性能，以解决传统定向凝固侧壁保温的问题。上层覆盖保温材料， 底部采用强制水冷， 使钢液从下至上定向凝固。让晶粒沿受力方向生长，消除横向晶界，明显提高其高温性能［8］，使钢锭下部洁净且致密，缩孔、缩松、偏析、夹杂等铸造缺陷只存在于钢锭的上部。钢锭的质量和成材率得到提高［9］。
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