Контрольні питання

5.  Контрольні питання

·  Дайте визначення терміну кристалізація?

·  Дайте визначення терміну твердіння?

·  Наведіть три етапи теплообміну в системі розплав-виливниця-навколишнє середовище?

·  Дати визначення терміну рівноважна температура?

·  З якої причини процес кристалізації починається при температурі нижче ніж рівноважна?

·  Перечислити структурні зони злитку спокійної сталі?

·  В якій частині злитку утворюється зона мілких рівноосних кристалів? Який механізм утворення цієї зони та його зв’язок між теплофізичними процесами кристалізації сталі?

·  В якій частині злитку утворюється зона мілких стовбчастих кристалів? Який механізм утворення цієї зони та його зв’язок між теплофізичними процесами кристалізації сталі?

·  В якій частині злитку утворюється зона крупних рівноосних кристалів? Який механізм утворення цієї зони та його зв’язок між теплофізичними процесами кристалізації сталі?

·  В якій частині злитку утворюється конус осадження? Який механізм утворення цієї зони та його зв’язок між теплофізичними процесами кристалізації сталі?

·  В якій частині злитку утворюється усадкова раковина?

·  Які заходи використовуються для зосередження усадкової раковини у верхній частині злитку?

·  Дати визначення терміну ліквація?

·  Які є види ліквації?

·  Що таке зональна ліквація?

·  Що таке дендритна ліквація?

·  У чому полягає причина ліквацій них процесів при кристалізації сталі?

·  Які хімічні елементи найбільш впливають на розвиток ліквацій них зон злитку?

·  Яка ліквація є позитивною?

·  Яка ліквація є негативною?

·  Які ви знаєте дефекти, що пов’язані з ліквацією?

·  Які фактори впливають на розвиток хімічної неоднорідності злитка спокійної сталі?

·  Як впливає температура і швидкість розливки на розвиток лікваційних зон злитка спокійної сталі?

·  Як впливає маса злитка на лікваційні процеси при кристалізації сталі?

·  Як впливає форма злитка на лікваційні процеси при кристалізації сталі?

·  Наведіть існуючи засоби боротьби з ліквацією?

·  За якою формулою можна розрахувати швидкість твердіння злитків?

·  Яким чином можна визначити товщину шару металу, що затвердів, при розливці?

·  Які види виливниць використовуються для розливки сталей спокійних марок?

Лабораторна робота №2 (Модуль 2): Моделювання розливки сталі у виливниці. (4 години)

1.  Мета роботи

Поглиблення та закріплення знань і практичне ознайомлення зі впливом різних технологічних факторів і конструктивних факторів і конструктивних параметрів на структуру злитку. Робота в режимі тренажеру.

2.  Стислі теоретичні відомості

Незважаючи на прогресивність безперервної розливки сталі в Україні за даними на кінець 2008 року майже 65% розливається у виливниці (у тому числі 80% електросталі). При цьому головна обрізь складає приблизно 14%. Глибина усадкової раковини залежить від її середнього поперечного перерізу, наявності в ній “мостів”, умов тепловідведення крізь дзеркало металу та бокові стінки надставки, конусності стінок виливниці, заливки зверху та сифоном та ін.

Для зменшення головної обрізі більше значення має правильність розрахунку усадкової раковини. Точний аналітичний розрахунок поки не розроблений, однак існує низка наближених методів. Результати вивчення форми усадкової раковини реальних злитків та їх моделей показує, що форма усадкової раковини в загальному вигляді може бути описана рівнянням параболи n-ого порядку.

а граничні умови можна записати так: при Х = 0 Y = 0, при Х = r Y = h_у.р.. Після підстановки цих даних у (1) отримуємо

При зростанні n профіль кривої (2.2) приймає більшу ввігнутість, зміна умов охолодження прибутку призводить до зміни величини n від 0,2 (погане утеплення) до 10…20 та більше (гарне утеплення, обігрів).

Аналітичний розрахунок розмірів прибуткової частини повинен враховувати не тільки геометричні співвідношення, але й теплову роботу прибутку, тобто баланс тепла в неї. Прохід тепла в прибутковій частині складається з наступних статей: тепло від зняття перегріву металу на ДT_рід, виділення скритої теплоти кристалізації – q_k, тепло від охолодження об’ємів на ДT_тв., зовнішніх джерел теплоти – Q_зовн. Витрати теплоти у вигляді втрат від дзеркала металу – q₁ ,в сторони – q₂ і вниз (передача тепла в тіло злитку) – q₃.

Вочевидь, що мінімальні розміри прибуткової частини будуть спостерігатися при мінімальних величинах q₁ и q₂ та максимумі q₃. Для моменту повного твердіння злитку з балансу тепла слідує:

де  ­ маса металу в прибутку;  та  ­ теплоємність сталі в рідкому та твердому стані.

З виразів (2.3) та (2.4) слідує, що для зменшення усадкової раковини необхідно знижувати витрати крізь дзеркало металу та стінки прибутку. Це збільшує . Слід також підводити тепло до прибутку за рахунок екзотермічних матеріалів та підігріву.

Вплив ДT_рід на  не великий, так як у зв’язку зі зростанням температури збільшується й загальна усадка та виникають загальні труднощі. Бажано збільшити градієнт температури у вже затверділому металі, що, однак, може бути реалізовано тільки при відливці сталі у кристалізатори, що охолоджуються водою.

Скороченню довжини усадкової раковини сприяє відливка злитків в розширені уверх виливниці. Ці злитки відрізняються більш щільною структурою осьової зони. В злитках, що розширені зверху, отримується більш глибока основна усадкова раковина, а крім того, нижче утворюється вторинна усадкова раковина і зменшується площина осьової частини.

Моделювання процесу утворення усадкової раковини дозволяє, з одного боку, якісно оцінити вплив технології розливки та параметрів виливниць на розмір прибуткової частини, а з іншої, уточнити кількісні показники рівнянь (2.1) та (2.2).