熔铸耐火材料冷却过程模拟

论文摘要

熔铸锆刚玉材料广泛应用于玻璃制备行业中,是一类非常重要的耐火材料。然而,在浇注冷却生产过程中,极易产生裂纹缺陷,导致成品率仅有50%60%,生产成本高。针对这一问题,本文利用有限单元法,对某厂生产AZS33型熔铸耐火材料砖的过程进行了仿真,研究了浇注冷却过程中的耐火材料砖温度场和应力场变化规律,提出了减小热应力的改进措施,主要研究内容有:（1）通过分析冷却过程的传热过程,建立了熔铸耐火材料冷却过程的温度场模型,采用瞬态分析方法,模拟了耐火材料的凝固过程,发现其完全凝固时间为11h左右。（2）利用热-力耦合分析方法,模拟了耐火材料凝固过程的热应力。针对凝固过程的特殊性,提出了一种凝固边界的动态处理方法,解决了凝固过程动态边界处理难的问题。（3）通过分析各个特征点的热应力曲线,发现促进耐火材料砖的导热可以减小其热应力。（4）在应力场分析的基础上,采取替换保温层材料的方法,研究保温材料对减小耐火材料砖热应力的影响,通过比较和归纳得出:应尽量综合选用密度、比热、导热率比较高的保温材料,对快速缓解热应力更有效。本研究建立了AZS33耐火材料冷却过程有限元模型,由于考虑到了凝固过程中变动的结构边界条件,和实际情况比较接近,通过将应力计算结果和实际产品相比对,得出该模型还是比较合理的,对产品质量改进方面得出了一些结论,并为后续研究提供了有借鉴意义的研究方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 熔铸耐火材料冷却过程温度场仿真
• 2.1 有限元模型
• 2.1.1 理论模型
• 2.1.2 几何模型
• 2.1.3 离散化
• 2.1.4 物理模型
• 2.1.5 边界条件和初始条件
• 2.2 温度分析
• 2.3 温度梯度分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 熔铸耐火材料冷却过程热应力仿真
• 3.1 分析类型的确定
• 3.2 应力场物理模型
• 3.3 应力场边界条件
• 3.4 应力场结果分析
• 3.5 应力场有限元模型的验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 降低熔铸耐火材料冷却过程开裂的措施
• 4.1 改进措施
• 4.2 采取改进措施后对最大应力的分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 对后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要