Розробка теплофізичних і гідродинамічних параметрів формування якісних багатошарових і армованих зливків - Автореферат

Національна металургійна академія України АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукЗахист відбудеться 10.02.2009 р. о 12-30 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 при Національній металургійній академії України за адресою: 49600, м. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної металургійної академії України (49600, м. У роботі вирішується актуальна науково-прикладна задача розрахунку взаємообумовлених процесів теплопереносу, гідродинаміки і твердіння при формуванні багатошарових і армованих зливків. Визначення підходів до рішення цих проблем дозволить установити закономірності формування литих макрогетерогенних композиційних матеріалів, що буде сприяти підвищенню якості металу та зростання економічних показників металургійного виробництва. Для багатошарових зливків визначена оптимальна температура розплаву, що заливається, вона буде перебувати в інтервалі 1560°С - 1580°С, а раціональна швидкість розплаву, що заливається, буде перебувати в інтервалі 2т/хв.Одним з основних напрямків рішення поставлених завдань є одержання виробів, які складаються з декількох шарів сталей з різними теплофізичними властивостями, тобто композитних зливків - багатошарових зливків і армованих зливків із внутрішнім холодильником. Теплофізичні й гідродинамічні процеси вносять істотну складову у якість металу та визначають режими формування зливку. Визначення підходів до рішення цих проблем дозволить установити закономірності формування литих макрогетерогенних композиційних матеріалів, що буде сприяти підвищенню якості металу й зростанню економічних показників металургійного виробництва та розробці нових ресурсозберігаючих технологій. на підставі теплофізичних критеріїв, що забезпечують невеликі градієнти температури на коринці зливку та запобігання поверхневим тріщинам зливку, встановлені необхідні теплові і гідродинамічні режими формування зливку; якість зливку забезпечує необхідні розміри внутрішнього холодильника, які формують температурні режими зливку, що призводять до мінімізації тріщин в зливку.Разом з тим відзначається, що одержання високоякісної литої структури композитних зливків повинно ґрунтуватися на раціональних гідродинамічних режимах заливання сталі і оптимальних теплових параметрах системи зливок - виливниця. Протягом короткого терміну часу під впливом енергії струменя й конвективного масопереносу відбувається змішування двох розплавів і утворюється розплав іншої сполуки, з якого при подальшій кристалізації формується внутрішня частина зливка. В армованому зливку внутрішній холодильник (ВХ) перебуває на осі симетрії й розташовується у виливниці як до заливання розплаву в виливницю, так і після повного заливання розплаву, включаючи й прибуткову частину зливка. Для оцінки якості литого металу, формування якого визначається математичним моделюванням, вводяться критерії оптимальності, наприклад, вводиться виходячи з вимоги невеликих градієнтів температури по товщині скоринки зливка для запобігання утворення поверхневих тріщин злитка. При утворенні твердої фази зливка виділяється теплота кристалізації та за рахунок цього збільшується тепловідвід як у рідку лунку (крива - 1), так і у тверду частину зливка (крива - 2), а у формі (крива - 3) не спостерігається відчутного збільшення ентальпії, тому що в зливку вже затвердів досить великий шар.Аналіз сучасного стану формування композитних зливків показав, що дотепер недостатньо вивчено питання кількісного взаємозвязку теплофізичних і гідродинамічних параметрів формування композиційних сталевих зливків і вплив їх на структуру та фізико-механічні характеристики литого металу. теплоперенос гідродинаміка зливок затвердіння Розроблено математичну модель гідродинамічних і теплофізичних процесів при формуванні багатошарових і армованого сталевого зливків, що дозволяє визначити поля температури, теплові потоки, швидкості розплаву, частки твердої фази при різних режимах заливання розплаву металу в виливницю та під час твердіння зливка. За допомогою чисельного експерименту здійснено зіставлення результатів математичного та фізичного моделювання, у результаті якого визначена адекватність математичної моделі. Математичне моделювання теплофізичних та гідродинамічних процесів дозволило показати тепловий вплив струменя, що заливається, на шар легованої сталі багатошарового зливку. Встановлено, що струмінь який заливається, проникає на глибину, яка збігається з дослідними даними Єфімова В.А., при цьому відбувається підплавлення фронту твердіння в межах 10% від шару легованої сталі.

Основний зміст роботи