Zur Lösung des ingenieurtechnischen Problems von Oberflächenrissen bei der Herstellung großer P92-Stahlblöcke wurde in dieser Studie ein thermo-mechanisches Kopplungsmodell eines 19 Tonnen schweren, 2720 mm hohen martensitischen hitzebeständigen P92-Stahlformgusses auf Basis der Simulationssoftware ProCAST aufgebaut. Unter Verwendung von JMatPro und vor Ort gemessenen Produktionsdaten wurden die thermo-physikalischen Eigenschaften von P92-Stahl berechnet. Systematisch wurde der Einfluss der Gießtemperatur und Gießgeschwindigkeit auf das Spannungsfeld des 19-Tonnen-P92-Blocks untersucht. Die numerischen Simulationsergebnisse zeigen, dass der Boden des Blockschwanzes eine Zone mit hoher Spannungskonzentration ist und die Einbuchtungen an den Kanten des Blockschwanzes die Haupt-Risikozonen für Wärme­risse darstellen; bei Gießtemperaturen von 1540, 1550 und 1560 ℃ verschärft sich mit steigender Temperatur die Spannungskonzentration, Extremwert der Spannung tritt stets in den Einbuchtungen an den Kanten des Blockschwanzes auf. Im Vergleich zum Gießen bei hoher Temperatur von 1560 ℃ kann das Gießen bei niedriger Temperatur von 1540 ℃ den Extremwert der Spannung an dieser Stelle um 4,7 % reduzieren. Bei Gießgeschwindigkeiten von 2, 3 und 4 t/min verstärkt eine Erhöhung der Geschwindigkeit die Rissneigung, langsames Gießen (2 t/min) senkt die maximale Hauptspannung an den Kanten um 9 % gegenüber schnellem Gießen (4 t/min). Zur Verringerung des Risikos von Wärme­rissen am Blockschwanz wird ein langsamer Gießprozess bei (1550±5) ℃ empfohlen, der die Spannungskonzentration effektiv verringert und das Risiko von Wärme­rissen mindert.

Großer Stahlblock;Martensitischer hitzebeständiger P92-Stahl;Risse;Spannungsfeld