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1、前言
随着我国玻璃行业的迅猛发展和对高档玻璃的需求越来越大，对玻璃窑用耐火材料的品质要求也越来越高，对玻璃窑用耐火材料的裂纹、气孔、缺角的要求也越来越严格，这些都与电熔砖的铸型、浇铸和退火过程紧密相关。但是由于产品的浇铸和退火过程中影响因素众多，单凭经验难以确切的找到问题的根源：在跨入信息时代的21世纪，ZAC为更好的为客户服务，从本世纪初开始就采用先进的计算机模拟技术，对电熔砖的浇铸和退火过程采用先进的计算机模拟方法，准确的找到了导致耐火材料裂纹，内部组织不良、缺角等缺陷的原因，并采取了相应的对策，使产品的内在品质和外观质量得到了大幅度的提高，取得了可喜的成果，也积累了丰富的经验。本文就整个模拟过程及结果做简单介绍，望同仁指教。
2、影响产品裂纹，内部不良，缺角的因素与模拟方法
AZS砖产品的化学成分复杂，浇铸过程中反应剧烈，退火过程中极易产生裂纹。通过研究发现导致产品裂纹、内部不良、缺角的因素主要存在与以下几个方面：
１、原料。原料中的水分、烧失量、杂质的含量及配料比率的不同，对产品的缺陷有直接的影响。
2、铸型。模型的选择对制品表面的气孔和裂纹至关重要。
3、浇铸过程。浇铸的温度、速度对产品缺陷有直接影响。
4、退火过程。退火过程的不当将直接导致产品因裂纹和缺角而报废。
2.1 电熔砖浇铸过程耳朵模拟方法
由于产品的形状不同，因此在浇铸过程中流体的流动状态不同，在进行模拟时要先期确定如下的因素：
1）产品的浇铸温度。浇铸温度的高低对流体的凝固时间有很大联系，与其后的退火过程的分析紧密相关而且对产品的缺陷关系重大。
2）产品冒口部的形状和高度。不同形状的冒口中流体的凝固状态是不同的，相同的冒口形状当高度不同时对铸型内部的流体的影响不同。
3）砂型的材质。不同材质的砂型的坍塌时间不同，对流体冲击的抵抗力不同， 因此对砂型的材质要事先确定。
4）保温材料的种类和特性。对于浇铸过程的模拟主要是对熔体流动过程的模拟。
2.2 产品退火过程的模拟方法
我们先要分析产品的凝固过程，其次再分析在不同的保温材下产品的退火过程。
具体的过程如下：
2.2.1 产品凝固模型的建立
我们以大型VF产品为例介绍产品凝固模型的建立。首先对于产品的模型进行分割，根据产品的高度、冒口面积的大小和分析的精确程度进行划分，将产品分割成3D空间中的小块，确定浇铸的开始温度，这一点在浇铸过程模拟中己确定，如果仅仅对产品进行2D的简化模拟而忽略高度的影响的话将会产生严重的偏差，这一点在我们的实践和模拟中得到了充分的验证。然后再对周围的保温材料进行同样的操作，最后确定产品的环境温度。这样就建成了我们的模型。由于VF产品在凝固过程中的主要的传热方式是传导，因此根据导热微分方程依次计算各个小块的温度变化再结合产品的物理性质从而准确的计算产品的凝固程度，导热模型如下面的图形所示：
由底面的点的温度T1，由外向内的计算各点T2……，T5，T6点温度，再由各点温度状况测定产品的凝固程度，由于大型VF产品的高度很高，因此如果采用2D模拟而忽视高度因素的话，结果与实践往往相去甚远。
2.2.2 产品退火模型的建立
由于产品的退火与产品的凝固过程是紧密相连的，因此我们在建立产品的凝固模型时须事先确定退火保温材的属性，确定产品的导热率、比热，密度以及凝固指数等相关因素，其退火的数学公式可以用博立叶方程表示如下图：
然后计算机甜昆据输人的数据自动的确定模型的边界条件，进行分析，对易产生危险的区域舍在分析结果中给予特别的提示，给制各点的温度曲线，显示指定部位的应力变化情况，从而实现对产品凝固过程的分析，列于判断裂纹，内部不良、缺角具有极高的精确度。
3、分析结果与实践验证
这里以我公司生产过的250*450*1300的41#AZS的ENC产品为例，在最初的生产中我们采用的保温材为A，结果经过内部探伤发现在产品的内部存在缩孔区域，我们列该产品进行模拟，并列关键部位的点的温度变化曲线避行测定，得到问题的原因：当采用保温材A时，产品在凝固过程中冒口的补缩作用没有充分的发挥，从而导致产品内部存在缩孔；而导致冒口的补缩作用减弱的原因在于保温材A的保温性能不好；找到原因后我们决定采用保温性能更好的保温材B，为了确保生产的一次成功，我们事先进行了凝固与退火过程模拟，模拟的结果表明采用保温材B能够避免出现内部缩孔的问题，现将退火模拟的结果表示如下：
从各点的温度变化和危险区间的位置可以看到采用保温材B缩孔的位置在切断部以上，内在的质量没有问题，我们采用保温材B浇铸18块产品，经内部探伤检查全部为G1产品。
４、结束语
采用计算机模拟具有极高的准确性，因此在ZAC公司该项技术得到广泛的应用，尤其在对AZS砖疑难品种（如料道砖、料盆、碹砖、大型池壁砖等）的制造中具有决定性的指导作用。对于电熔砖产品制造中运用该项技术更是取得了突破性的进展。目前国内同行业中部分同仁就其原理做过说明，但是对具体的应用及分析却言之甚少，特此抛砖引玉，供各位参考。
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