冒口保温性能的数值模拟计算.pdf

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1、《大型铸锻件》No．5HEAVYCASTINGANDF0RGINGSeptember2011冒口保温性能的数值模拟计算许诺黎雅茹刘建红田涛张亚才‘(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)摘要：通过数值模拟技术，采用较为可靠的前处理数据及边界条件，研究了铸件冒VI在不使用保温材料和使用保温材料时不同的收缩情况，并且定量地分析了保温材料能够在多大程度上改善传统模数法所设计的工艺冒口。所得到的数据结果可对生产实际起到指导和参考作用。关键词：冒口；保温材料；数值模拟中图分类号：0242．1文献标识

2、码：BNumericalSimulationontheHeatInsulatingPropertyofRiserXuNuo，LiYaru，LiuJianhong，TianTao，ZhangYacaiAbstract：Numericalsimulationtechniquewithreliabledataofpreprocessandboundaryconditionswasusedtostudytheshrinkageofriserwithorwithoutheatinsulatingmateria

3、l，alsostudyheatinsulatingmaterialwithmethodofquantitativeanalysishowtoimproveprocessriserdesignedbymodularmethodinthesomeextent．Thedataresultcanoffersomeguidesandreferencestoactualproduction．Keywords：riser；heatinsulatingmaterial；numericalsimulation铸件的浇

4、冒口系统对于获得没有缩孔缩松的优质铸件来说是至关重要的，其中冒口的补缩作用更是重中之重。然而到目前为止，可以说铸造行业中大多数铸造工艺设计仍然是以经验为基础的，冒口系统的计算都是基于模数法和经验公式。冒口太大，既延长了凝固时间，又浪费钢水，增加成本；而冒口太小，则无法很好的进行补缩，容易造成缩孔缩松缺陷。随着计算机辅助技术的发展和铸造材料的发展，铸造过程数值模拟技术的应用和冒口保温材料的应用也越来越广图1铸件几何结构图泛．3J。本文采用德国铸造数值模拟软件MAG—Figure1Thegeometry

5、ofcastingMA，结合冒口保温材料进行了冒口保温性能的铸较冒口变化所带来的影响。机架主要尺寸为造CAE分析，其结果数据可用于对实际生产进行指导和参考。8675mmx2940mmx620mm。材质为ZG230—450，净重82400kg。几何结构如图1所示。1铸件及材料数据铸造数值模拟技术所得到结果的准确性在很本文选择轧机机架作为模拟计算的铸件，主大程度上取决于铸造材料和边界条件的准确性。要是考虑其工艺方案较为成熟，结构简单，利于比本文模拟用高温热物性材料数据是根据生产实际测试和经验资料综合所得

6、，能够较为准确的反映收稿日期：2011—04—O8材质特性。其中砂型为呋喃树脂砂，保温砖为作者简介：许诺(1982一)，男，硕士，助理工程师，从事大型铸锻件ISO系列冒口保温砖，覆盖剂为ISO型覆盖剂。工艺及数值模拟技术研究。黎雅茹(1966一)，女，高级工程师，长期从事铸造工艺ISO系列冒口保温砖和覆盖剂具有密度低，导热设计及研究工作。系数小，不与金属反应等特点，其中覆盖剂具有发刘建红(1983一)，男，助理工程师，从事大型铸锻件工艺及数值模拟技术研究。热功能，在金属粉氧化放热完成后，会与覆盖剂中

7、田涛(1965一)，男，高级工程师，长期从事铸造工艺设其他物质化合形成一种多孔的硬质层，这层硬质计及大型铸钢件研究开发工作。层不会随着液态金属收缩导致冒口中的液面下降张亚才(1964一)，男，研究员级高级工程师，长期从事铸造理论及大型铸钢件研究开发工作。而损坏，因此在整个铸件的凝固过程中，覆盖剂都31No．5《大型铸锻件》September2011HEAVYCASTINGANDF0RGING会一直起到保温作用。铸件的凝固过程是一个由液相转变为固相的铸件浇注温度为1550℃，其主要高温热物性复杂过程，

8、贯穿这一过程始终的是热量的传递和数据有导热系数、比热、密度等，其中液相线以上传导。其方式主要有辐射、对流和热传递等，本文密度取值7．3g／cm。，固相线以下密度取值7．8结合生产实际和经验设定了铸件和砂型的界面换g／cm，导热系数和比热分别如表1和表2所示。热系数，并利用软件设置考虑了对流和高温辐射作用，其界面换热系数如图2所示。表1导热系数Table1Coeficientofheatconductivity2冒口工艺设计及初步数值计算温度／oC10030050070