液晶基板玻璃生產(chǎn)用馬弗爐鋼結(jié)構(gòu)在高溫條件下工作會發(fā)生較大的變形。為此，采用了吹風冷卻的方法，降低鋼結(jié)構(gòu)的變形量。同時，結(jié)合數(shù)值模擬方法，確定了風冷工藝的參數(shù)。仿真結(jié)果表明，當風速為15 m/s時，鋼結(jié)構(gòu)的最大變形量降低了35.5%。

引言

液晶玻璃基板是構(gòu)成液晶顯示器件的一個基本部件，也是電子信息顯示產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。馬弗爐是基板玻璃生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵成型設(shè)備，直接決定基板玻璃的厚度、寬度、翹曲變形等表面成型質(zhì)量。馬弗爐長期工作在300～1 000℃高溫下，其鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會發(fā)生膨脹變形。因此，控制鋼結(jié)構(gòu)變形量，能夠有效保證基板玻璃的質(zhì)量，延長馬弗爐使用壽命。

1 馬弗爐鋼結(jié)構(gòu)

1.1 馬弗爐結(jié)構(gòu)

基板玻璃生產(chǎn)用馬弗爐主要包括成型元件、保溫磚結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)。其中鋼結(jié)構(gòu)為框架梁式焊接結(jié)構(gòu)，采用矩形鋼管焊接而成，材料一般選用耐高溫的304不銹鋼。框架內(nèi)部為保溫磚及發(fā)熱元件，實際生產(chǎn)過程中，工作在300～1 000℃的高溫下。在這種高溫下，鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會發(fā)生膨脹變形。如果這種變形量不能控制在一定范圍內(nèi)，將影響內(nèi)部其他元件的相對位置，從而影響基板玻璃的質(zhì)量。因此，需要設(shè)計合理的冷卻方式，以有效減少馬弗爐鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的變形量。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)高溫變形

馬弗爐鋼結(jié)構(gòu)在工作中承受復(fù)雜的溫度場，同時又是一個框架結(jié)構(gòu)，很難用數(shù)學(xué)方法計算變形量。本文采用FLUENT軟件模擬其在高溫工作條件下的變形情況。首先采用CREO軟件建立鋼結(jié)構(gòu)的三維幾何模型，然后將幾何模型導(dǎo)入FLUET軟件，選用高精度的六面體網(wǎng)格進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格最小尺寸設(shè)置為15 mm，網(wǎng)格數(shù)量為126 988個，劃分結(jié)果如圖1所示。

鋼結(jié)構(gòu)材料選用304不銹鋼，物理性能參數(shù)為彈性模量7.36 GPa，泊松比0.3，密度7.89 g/cm3。鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的變形量通過熱固耦合場計算。首先進行熱分析計算鋼結(jié)構(gòu)的溫度場，然后計算鋼結(jié)構(gòu)在溫度場作用下的應(yīng)力應(yīng)變大小，選擇基于壓力的隱式穩(wěn)態(tài)求解器，采用SIMPLE算法進行計算，鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的變形云圖如圖2所示。

通過仿真模擬分析可以看出，馬弗爐鋼結(jié)構(gòu)在高溫作用下，Y方向上發(fā)生向內(nèi)凹的變形，最大變形量為18.832 mm。同時，Z方向上往兩端膨脹變形，兩端部向外的最大膨脹量為9.26 mm。