초대형 다이캐스팅 금형강의 진공 아크 재용융 과정에서의 응고 조직 및 비금속 개재물 행동을 연구하고 진공 아크 재용융 공정 매개변수를 탐색 및 연구하기 위해 컴퓨터 수치 시뮬레이션 기술을 사용하여 30톤 잉곳형(ϕ1250 mm) 초대형 다이캐스팅 금형강 진공 아크 재용융 시 융탕 형태의 변화를 연구하고 원소 편석 법칙을 분석하며 융속과 개재물 제거 궤적의 관계 및 다양한 헬륨 압력이 주괴 응고 품질에 미치는 영향을 연구하였다. 결과는 용융이 정상 상태에 진입하면 융탕 깊이 증가 속도가 융속과 비례함을 보여주었다. 12.50, 13.65, 15.00 kg/min의 융속에서 각각 0.257, 0.307, 0.397 mm/min의 융탕 깊이 증가 속도가 시뮬레이션으로 계산되었다. 세 가지 융속에서 개재물 제거 경로는 합리적이며, 융속을 12.50 및 13.65 kg/min으로 설정할 경우 융탕 응고 전선이 결정기 가장자리에 도달하지 못하거나 완전히 도달하지 못하여 주괴 하부 표면에 ‘피하 개재물’ 위험이 높다. 재용융 초기 결정기 바닥의 수냉 작용이 매우 강해 냉각 속도가 높다. 시뮬레이션은 세 가지 융속에서 C, V, Cr, Mo가 서로 다른 정도의 음(-)편석을 나타냈으며, C와 V가 가장 뚜렷하고 Mo가 그 다음이며 Cr은 상대적으로 편석이 적음을 보여주었다. 주괴 높이가 500 mm에 도달하면 Cr과 Mo의 음편석이 거의 사라지고 C와 V의 음편석 경향이 현저히 약화된다. 수치 시뮬레이션은 두 가지 융속에서 헬륨 냉각이 이상 영역 깊이에 미치는 영향을 연구하였다. 헬륨 주입은 이상 영역 깊이를 현저히 감소시키며, 그 효과는 뚜렷하여 이상 영역 깊이를 40% 이상 줄일 수 있다. 일정 범위 내에서 헬륨 압력은 융탕 이상 영역 깊이와 반비례 관계에 있다. 헬륨 주입 후 주괴 상단 영역의 각 합금 원소 편석 영향을 현저히 감소시키며, 쉽게 편석하는 원소의 심한 편석 구역 형태가 ‘원뿔형’에서 더 평평한 형태로 변한다. 원소 농도 분포 계층이 적어지고, 주괴 중심부 원소는 양(+)편석 경향이 있으며, 주괴 표면 원소는 음(-)편석 경향이 있다.

진공 아크 재용융; 초대형 잉곳형 다이캐스팅; 금형강; 개재물; 헬륨 냉각