Секція «проблеми розвитку рекреаційної економіки у промисловому регіоні»

УДК 669-147

Улітен­ко О.М.¹

Ря­бо­шап­ка Н.Є.²

¹ канд. техн. на­ук, доц. ЗНТУ

² старш. викл. ЗНТУ

Фізи­ко-ма­те­ма­тич­на мо­дель та ал­го­ритм роз­ра­хун­ку теп­лофізич­них про­цесів твердіння ме­та­лу в крис­таліза­торі мблз

Ме­тод без­пе­рер­вної роз­лив­ки сталі є од­ним з найбільш прог­ре­сив­них тех­но­логічних про­цесів. Не­обхідність вирішен­ня теп­ло­технічних пи­тань без­пе­рер­вної роз­лив­ки сталі виз­на­чається тим, що якість ли­тої за­го­тов­ки в значній мірі за­ле­жить від раціональ­ної ор­ганізації відве­ден­ня теп­ло­ти від злив­ка в про­цесі його твердіння. Зі збільшен­ням розмірів і ма­си ста­ле­вих зливків зрос­та­ють труд­нощі ек­спе­ри­мен­таль­но­го вив­чен­ня теп­ло­технічних умов фор­му­ван­ня злив­ка. То­му, що про­цес твердіння злив­ка в МБЛЗ відбу­вається на різних ділян­ках ма­ши­ни (не­мов би роз­не­се­ний у прос­торі). Тоді у зв’яз­ку з цим важ­ли­во оціни­ти вплив різних па­ра­метрів і фак­торів на роз­поділ тем­пе­ра­ту­ри у злив­ку на пев­них ділян­ках його фор­му­ван­ня, яке пов’яза­но якістю ме­та­лу.

На те­перішній час в літе­ра­тур­них дже­ре­лах роз­гля­да­ють­ся за­ко­но-мірності теп­ло­обміну між за­го­тов­кою та крис­таліза­то­ром і зо­ною вто­рин­но­го охо­лод­жен­ня (ЗВО). Але відсутні ма­те­ма­тичні мо­делі та їх розв’язан­ня що­до виз­на­чен­ня тем­пе­ра­тур­них полів в литій за­го­товці на всіх ета­пах її фор­му­ван­ня.

При роз­робці раціональ­них ре­жимів роз­лив­ки в МБЛЗ не­обхідно зна­ти тем­пе­ра­турні по­ля злив­ка, от­ри­ма­но­го на різних ділян­ках ма­ши­ни.

Ма­те­ма­тич­не мо­де­лю­ван­ня про­це­су твердіння злив­ка на різних ділян­ках МБЛЗ, доз­во­ляє у кожній зоні найбільш ефек­тив­но ор­ганізу­ва­ти ту або іншу час­ти­ну за­галь­но­го про­це­су от­ри­ман­ня якісно­го злив­ка.

ФММ про­це­су: оскільки у зоні вто­рин­но­го охо­лод­жен­ня зли­вок повністю пе­ре­хо­дить у твер­дий стан і охо­лод­жується, то вза­галі у ЗВО ма­ють місце гра­ничні умо­ви ІІІ ро­ду.

Для зливків ма­ло­го по­пе­реч­но­го пе­рерізу, при не­ви­сокій швид­кості лит­тя і за відсутністю опор­них ро­ликів або ба­лок, охо­лод­жен­ня їх у ЗВО відбу­вається у повітрі за умов кон­век­тив­но­го теп­ло­обміну або вип­роміню­ван­ня. У цьому ви­пад­ку зво = (_конв + _випр), тоді _зво  150 Вт/(м2С). Об­чис­лен­ня за фор­му­ла­ми [2].

Підви­щен­ня про­дук­тив­ності МБЛЗ до­ся­гається за ра­ху­нок збільшен­ня розмірів злив­ка і швид­кості лит­тя, що суп­ро­вод­жується підви­щен­ням тем­пе­ра­ту­ри по­верхні злив­ка і змен­шен­ням тов­щи­ни кірки. То­му потрібно зас­то­су­ван­ня для зливків опор­них прис­троїв (ро­ликів, ба­лок, брусів), щоб уник­ну­ти витікан­ня і про­ри­ву його стінок, а та­кож підви­щен­ня інтен­сив­ності охо­лод­жен­ня за ра­ху­нок по­дачі во­ди на по­вер­хню злив­ка.

Во­да, яка пот­ра­пи­ла на роз­жа­рені стінки злив­ка, час­тко­во ви­па­ро­вується, що знач­но збільшує теп­ло­ви­де­лен­ня за ра­ху­нок злив­ка. Спеціаль­но про­ве­дені досліджен­ня зми­ни аг­ре­гат­но­го ста­ну ріди­ни по­ка­за­ли, що віднос­на кількість во­ди, яка ви­па­ро­вується скла­дає 8–10 %. У цьому ви­пад­ку зво­вип = 350 Вт/(м²С).

Ще більш інтен­сив­не охо­лод­жен­ня мо­же бу­ти до­сяг­ну­то при русі во­ди вздовж по­верхні зат­верділо­го злив­ка у ви­пад­ку стру­ме­не­во­го охо­лод­жен­ня звок = 9200 Вт/(м²С).

При­ве­дені дані от­ри­ма­но за умов де­яких спро­щу­ючих при­пу­щень. Так, нап­рик­лад, при стру­ме­не­во­му охо­лод­женні мо­же ма­ти місце руйну­ван­ня пог­ра­нич­но­го ша­ру ріди­ни внаслідок кипіння во­ди, ут­во­рен­ня па­ро­вих буль­ба­шок, що суттєво ут­руд­нить відве­ден­ня теп­ло­ти до охо­лод­жу­ючої во­ди; на­явність опор­них прис­троїв, роз­та­шо­ва­них до­сить близь­ко до по­верхні злив­ка, та­кож руйнує пристінний шар во­ди і змен­шує теп­ловідда­чу від по­верхні злив­ка.

З точ­ки зо­ру з’єднан­ня теп­лофізич­них про­цесів і струк­тур­но­го ут­во­рен­ня потрібне по­даль­ше більш пов­не вив­чен­ня яви­ща теп­ловіддачі від злив­ка, що охо­лод­жується у крис­таліза­торі і ЗВО.