定向凝固是铸造工艺中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。定向凝固中热流方向和散热都是定向的，避免了晶粒在侧壁形核长大和横向生长。凝固初始阶段，凝固前沿形成大量等轴晶。与热流方向平行的优先长大方向晶粒生长速度快于那些取向不利的晶粒，因此那些取向不利的晶粒遭到淘汰，只剩下少数几个主干方向与热流方向大体平行的柱状晶。定向凝固使铸件纵向性能明显高于横向性能，优化了铸件的组织结构，使高温合金的高温强度、蠕变和持久特性、热疲劳性能大幅度提高，使一些有特殊性能要求的铸件的力学性能有了新的飞跃。

　　国内大多数工厂采用高温铸型法生产取向磁钢LNGT72，为了获得柱状晶铸件，必须保证高的铸型温度，并通过提高浇注温度来实现。由于凝固前沿液相温度梯度（G）与凝固速度（R）比值对柱状晶的生长有重要影响，人们通过在铸型中埋入测温元件的方法计算G与R，取得了一定效果，但由于测温元件不可能布置很多和对凝固过程温度场的干扰，该方法存在一定局限。通过采用有限元模拟的方法，定量分析钢水温度、热流密度和铸型烘烤温度对G/R值的影响，模拟结果能为LNGT72磁钢定向凝固工艺优化提供重要参考。

　　模型化铸型关键几何尺寸如下：铸型外径280mm、内径232mm；冒口高度28mm；底部冷却用45钢板，厚10mm；内部铸件40mm×25mm×72mm，共9个。

　　在不同工艺条件下，G/R值在凝固初期呈跳跃性增长，然后其值在近似一平台范围内变化，平台的高度主要受钢水初始浇注温度的影响，随钢水温度升高显著抬高，在生长到5～6cm时，该值迅速下降且趋于重叠，过高的温度也不会使柱状晶显著增加。从生产实际的结果来看，通过提高铸型温度和钢水出炉温度，也不易得到超过6cm的柱状晶，模拟结果与生产实际基本吻合。钢水出炉温度应控制在1600～1650℃为宜。较小的热流密度有利于提高G/R值，没必要在定向凝固过程中追求过高的底部冷却强度。铸型烘烤温度宜控制在1350℃以上且达热饱和状态。