熔鑄鋯剛玉材料冷卻過程模擬研究.pdf

1、熔鑄鋯剛玉耐火材料是玻璃窯爐極為重要的筑窯材料。由于玻璃行業(yè)發(fā)展減緩和新玻璃熔化技術(shù)的應(yīng)用，對耐火材料的要求更加苛刻。而生產(chǎn)熔鑄耐火材料的冷卻退火階段容易產(chǎn)生裂紋、掉角等缺陷，降低產(chǎn)品合格率。通過實驗改進(jìn)上述問題，成本高、耗時長、不易定性分析。因此，本文選用計算機(jī)模擬軟件COMSOL Multiphysics，對熔鑄AZS33耐火磚進(jìn)行冷卻凝固過程模擬計算，研究鑄型材料及其厚度對冷卻過程中最高溫度、最大熱通量以及最大熱應(yīng)力分布的影響，主

2、要結(jié)論有:
　　 (1)鑄件凝固順序從角部逐漸向鑄件中心擴(kuò)展，結(jié)晶粒度從角部向幾何中心逐漸增大;砂型厚度增大，完全凝固所需的時間越短，較大熱通量的分布面積越大，有利于快速降溫和形成細(xì)小的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。鑄件在長度方向1/4和3/4處較早達(dá)到中期熱應(yīng)力峰值。
　　 (2)采用SiO2砂型時，冷卻速度最慢，熱應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，采用4cm厚砂型中期熱應(yīng)力高達(dá)227MPa。
　　 (3)采用剛玉砂型時，冷卻過程中較大熱通量

3、分布相對較均勻，冷卻時間較短，更有利于形成結(jié)晶細(xì)小的較均勻的材料顯微結(jié)構(gòu);最佳厚度為5cm-6cm，使中期最大熱應(yīng)力峰值降低到125MPa，對減少產(chǎn)品表面裂紋和提高產(chǎn)品的合格率有利。
　　 (4)鑄鐵型厚度越大，凝固時間越短，同時結(jié)晶越均勻，冷卻中期熱應(yīng)力峰值越小，對減少產(chǎn)品表面裂紋和提高產(chǎn)品的合格率更為有利。
　　 (5)石墨型使鑄件凝固時間較長，最大熱通量分布不如鑄鐵和剛玉均勻。鑄件冷卻中期熱應(yīng)力峰值較大，不利于減少