НОВОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИТЕРАТУРА СЛОВАРЬ ВИДЕО

КНИГИ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

 

3.2 Применение гидротепловой аналогии для решения вопроса затвердевания цилиндрического слитка в интервале температур

 

Другим методом решения задачи о затвердевании слитка круглого сечения является использование гидротепловой аналогии [10, 25], позволяющее определить границы начала и конца затвердевания, а также примерную границу твердой и жидкой фаз для металлов, затвердевающих в интервале температур.

Теория гидротепловой аналогии подробно изложена в указанных выше источниках [10, 25]. Здесь мы остановимся на описании прибора для исследования затвердевания слитка круглого сечения в условиях непрерывной разливки. Схема прибора показана на рис. 23. При конструировании прибора сечение слитка разбивалось по радиусу на пять участков одинаковой ширины. Площади этих участков относятся как 1 : 3 : 5 : 7 : 9. Соответственно этим отношениям взяты площади сечения сосудов интегратора, моделирующие слои. Сечение трубки, моделирующей первый внутренний слой, было w1 = 0,16 см2 (d = 4,5 мм).

Схема гндроинтегратора для исследования затвердевания стального слитка круглого сечения s условиях УНРС

Рис. 23. Схема гндроинтегратора для исследования затвердевания стального слитка круглого сечения s условиях УНРС

При конструировании прибора можно также сечение слитки разбить на участки одинаковой площади. Этот случай описан в гл. IV.

Сечение и высоту расширенной части сосудов, моделирующих теплоту затвердевания и интервалы температур затвердевания приняли, исходя из затвердевания стали tлик - tсол = 50° С, tлик = 1500° С, qкр + сж(tлик - tсол) = 65 + 0,168 – 50 = 73,4 ккал/кг.

Толщина медной стенки, кристаллизатора была принята кр = 12 мм, соответственно этому подобрана трубка, моделирующая стенку кристаллизатора.

Сопротивление между сосудами определяли но следующим соотношениям:

Сопротивление между сосудами

Величина r1-пов принята равной 100 сек/см2. В табл. 4 приведены все данные, характеризующие интегратор для исследования затвердевания цилиндрической отливки.

Таблица 4. Характеристика гидроинтегратора для исследования затвердевания цилиндрической стальной отливки (R = const)

Характеристика гидроинтегратора для исследования затвердевания цилиндрической стальной отливки

С помощью описанного интегратора было проведено исследование затвердевания в УНРС цилиндрических слитков диаметром 100 и 200 мм. Скорость вытягивания для слитка диаметром 100 мм была принята 1,0 м/мин, для слитка диаметром 200 мм 0,8 м/мин. Длина кристаллизатора в обоих случаях была Lкр = 1000 мм. Средний эффективный коэффициент теплоотдачи в кристаллизаторе m = 850 ккал/(м2*ч*град).

Длина зоны вторичного охлаждения во всех случаях соответствовала полному затвердеванию слитка.

Результаты исследования с помощью гидроинтегратора

Рис. 24. Результаты исследования с помощью гидроинтегратора затвердевания стальных цилиндрических слитков в условиях УНРС при коэффициенте теплоотдачи во вторичном охлаждении вт = 500 ккал(м2*ч*°С) и форсуночном охлаждении: а — диаметр слитка 100 мм: б — 200 мм 1 — х для начала затвердевания; 2-х для примерной границы твердой фазы; 3-х для окончания затвердевания (сплошные кривые — без перегрева, пунктирные — при начальном перегреве металла 50 град)

На рис. 24 и 25 приведены результаты этих исследований при вт = 500 ккал/(м2*ч*град), что соответствует водяному форсуночному вторичному охлаждению cредней интенсивности и при вт = 150 ккал/(м2*ч*град), что соответствует воздушному охлаждению [10].

Результаты исследования с помощью гидроинтегратора затвердевания стальных цилиндрических слитков

Рис. 25. Результаты исследования с помощью гидроинтегратора затвердевания стальных цилиндрических слитков в условиях УНРС при коэффициенте теплоотдачи во вторичном охлаждении = 150 ккал/м2*ч*°град) — воздушное вторичное охлаждение (обозначения см. на рис. 24)

Из рис. 24 и 25 видно, что при воздушном вторичном охлаждении (сухая разливка) температура поверхности слитка по выходе из кристаллизатора резко повышается, что приводит к расширению затвердевшей корочки и может вызвать появление внутренних горячих трещин. При водяном вторичном охлаждении, повышение температуры поверхности слитка происходит по выходе его из вторичного охлаждения, когда слиток уже полностью затвердел и образование внутренних горячих трещин произойти не может.

На рис. 26 приведено сопоставление кривых затвердевания стальной пластины толщиной 200 мм. слитка квадратного сечения 200X200 мм и цилиндрического слитка диаметром 200 мм в условиях установки непрерывной разливки при одинаковой интенсивности вторичного охлаждения.

Сопоставление кривых затвердевания стальной пластины

Рис. 26. Сопоставление кривых затвердевания стальной пластины толщиной 200 мм (а), слитка квадратного сечения 200X200 мм (б) и цилиндрического слитка D = 200 мм (в) в условиях УНРС при коэффициенте теплоотдачи во вторичном охлаждении вт = 500 ккал/(м2*ч*град): 1 – tж = tлик + 50 град, начало затвердевания; 2 — примерная граница твердой и жидкой фаз; 3 — окончание затвердевания

Из сопоставления этих кривых видно, что сначала нарастание затвердевшей корочки происходит одинаков во, но затем (после 2 мин) затвердевание цилиндрического слитка ускоряется, а примерно с 6-й минуты начинает ускоряться и затвердевание слитка квадратного сечения. Кривая нарастания корочки для плоского слитка имеет выпуклость одну сторону, тогда как для квадратного и цилиндрического кривая имеет выпуклость сначала в одну, а потом в другую сторону, что объясняется ускоренным затвердеванием центральных слоев. При этом интересно отметить, что ширина кристаллизующегося слоя в момент достижения границей твердой фазы (концами растущих кристаллов) центра слитка для отливок квадратного и круглого сечений значительно больше, чем для пластины.

Отсюда можно сделать вывод о том, что зона центральной усадочной рыхлости для отливок квадратного и круглого сечений должна быть относительно больше, чем для пластины, при тех же условиях охлаждения.

© 2013 - 2015 Steellab.com.ua

Перепечатывание и использование материалов в электронном формате разрешается только при наличии гиперссылки на SteelLab.com.ua

Использование материалов в печатных изданиях допускается только с письменного разрешения администрации и/или автора материалов.

Материалы размещенные на сайте опубликованы c согласия автора(-ов), либо получены из открытых интернет источников.

 

bizonoff web studio