Для изучения структуры затвердевания и поведения включений в процессе вакуумно-дугового переплава крупногабаритных сталей для пресс-форм, а также для исследования и анализа параметров процесса вакуумно-дугового переплава, с использованием численного моделирования исследована эволюция формы расплавленной ванны при вакуумно-дуговом переплаве заготовки весом 30 тонн (ϕ1250 мм) для крупногабаритной стали для пресс-форм, проанализированы закономерности сегрегации элементов, изучены связь между скоростью переплава и траекторией удаления включений, а также влияние различного давления гелия на качество затвердевания слитка. Результаты показали: при выходе печи в стационарный режим скорость увеличения глубины расплавленной ванны пропорциональна скорости переплава. При скоростях переплава 12,50; 13,65 и 15,00 кг/мин расчетные скорости увеличения глубины ванны составили соответственно 0,257; 0,307 и 0,397 мм/мин. Траектории удаления включений при трех скоростях адекватны, при установленных скоростях 12,50 и 13,65 кг/мин передний фронт затвердевания ванны не достигает или не полностью достигает кристаллизатора, что увеличивает риск появления «подповерхностных включений» на нижней поверхности слитка. В начальный период переплава охлаждение дна кристаллизатора водой очень интенсивно, скорость охлаждения высока. Моделирование показало, что при трех скоростях переплава элементы C, V, Cr, Mo имеют разную степень отрицательной сегрегации, при этом наиболее выражены C и V, затем Mo, Cr имеет относительно небольшую сегрегацию. Когда высота слитка достигает 500 мм, отрицательная сегрегация Cr и Mo практически устраняется, тенденция отрицательной сегрегации C и V значительно ослабляется. Моделирование изучило влияние охлаждения гелием на глубину двухфазной зоны при двух различных скоростях переплава. Заполнение гелием заметно уменьшает глубину двухфазной зоны, эффект значительный — глубина уменьшается более чем на 40%. Давление гелия в определенных пределах обратно пропорционально глубине двухфазной зоны расплавленной ванны. Введение гелия значительно снижает влияние сегрегации сплавных элементов в верхней зоне слитка, область сильной сегрегации легко сегрегирующих элементов меняет форму с «конусообразной» на более плоскую. Уровни распределения концентрации элементов уменьшаются. В центральной части слитка элементы склонны к положительной сегрегации, на поверхности наблюдается отрицательная сегрегация.

вакуумно-дуговой переплав; крупногабаритное прессование; сталь для пресс-форм; включения; охлаждение гелием