图1 磨台三维模型和二维剖面示意图
1 模型的网格剖分及参数设定
对磨台进行实体造型后导入ViewCast中进行实体网格剖分。铸钢的牌号为ZG270.500，其浇注温度为1580℃，液相临界温度为1511.3℃，固相临界温度为1453.9℃。收缩率为5%，热导率为35W/（m·K），比热容为489.9J/（kg-K），浇注时间为60s，砂型选用树脂砂，砂型初始温度为25℃。
2 模拟结果与分析
凝固过程各阶段凝固时间分布如图2所示。其中深色显示的部位表示钢液仍处于液态或半固态，没有*凝固，浅灰色表示已经*凝固。由于铸件各部分结构尺寸相差很大.在凝固时间为4000S时，磨台中、底部首先凝固，见图2（b）；在8000S时，磨台中部*凝固，见图2（d），在11500S时。磨台上部圆台结构和磨台筒壁下部的凝固出现了孤立的液相区，见图2（e），由于金属液在凝固过程中的体收缩特性。这些区域在凝固后期必然要产生缩孔缩松等铸造缺陷。
3 工艺设计及优化
3.1磨台的初步工艺设计
图2 凝固过程的数值模拟结果
根据图2的模拟结果并结合传统铸造工艺设计方法删。在磨台的上部、中部、下部分别设置了冒口、补贴、冷铁以消除铸造缺陷。其三维实体结构模型如图3所示。将三维模型导人ViewCast软件后，对其进行网格剖分和参数设置，对铸件的凝固过程进行数值模拟（见图4）。可以看出，t=1800s时，放冷铁部位首先凝固，然后由磨台中部向两端区域依次凝固，由中间向两端的凝固顺序符合我们的设计思路，t=5300s时，上、下冒口开始对铸件补缩，t=6000s时，磨台下冒I=I颈处先于冒口凝固，下冒口的补缩通道断开，导致补缩受阻。铸件与下冒l=I颈连接处仍出现了孤立的液相区.由于金属液在凝固过程中的体收缩特性.这些区域在凝固后期必然要产生缩孔缩松等铸造缺陷。
图3 冒口、补贴、冷铁的三维实体模型图
图4 原工艺凝固过程的数值模拟结果
3.2工艺方案优化
根据初步工艺模拟结果分析.决定在下端冒口颈处放置补贴并且增加冒口高度。其他结构不变，优化后方案如图5所示。将三维模型导人ViewCast软件后。对其进行网格剖分和参数设置，再次对铸件的凝固过程进行数值模拟，结果见图6。可以看出。t=7500s时，磨台下端处早于冒口颈处凝固.原来在铸件与下冒口颈连接处出现的孤立的液相区已经转移至冒口颈中，见图6（d）、（e）；t=17500s时，磨台上部圆台结构出现的孤立的液相区已经转移至上冒口的下部。即铸件上可能出现的缩孔、缩松等缺陷已经消失，满足了生产要求。因此优化后的补缩系统工艺方案即是本次设计的zui终方案。
图5 优化方案三维造型示意图
图6 优化工艺凝固过程数值模拟结果
3.3生产验证
将优化后的补缩系统工艺方案运用于生产后，zui终获得了合格的铸件。
4 结论
（1）用ViewCast软件对磨台铸钢件的凝固过程进行了数值模拟，获得了凝固过程中各阶段的凝固时间。可预测出在铸件上可能产生缺陷的位置。
（2）根据数值模拟结果并结合理论分析计算。在磨台各部位设置冒口、补贴和冷铁，极大地减少磨台上部和底部的缩孔缩松。
（3）在冒口颈处添加补贴和加高冒口高度，可有效消除磨台下端法兰盘处的缩孔缩松缺陷，并将其位置移向冒口颈处。
