Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків
Виконано чисельне дослідження впливу основних параметрів розливання на термоусадку оболонки, що формується в зоні кристалізатора мідного зливка прямокутного перетину. Дані досліджень використано для оптимізації співвідношення усадки граней зливка за висотою кристалізатора і конусності його робочих с...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2009
|
| Назва видання: | Металознавство та обробка металів |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31596 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків / С.В. Гридін, Д.В. Спирідонов, Ю.Д. Савенков, О.М. Смірнов // Металознавство та обробка металів. — 2009. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-31596 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-315962012-03-12T12:12:07Z Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків Гридін, С.В. Спирідонов, Д.В. Савенков, Ю.Д. Смірнов, О.М. Плавлення і кристалізація Виконано чисельне дослідження впливу основних параметрів розливання на термоусадку оболонки, що формується в зоні кристалізатора мідного зливка прямокутного перетину. Дані досліджень використано для оптимізації співвідношення усадки граней зливка за висотою кристалізатора і конусності його робочих стінок. Выполнено численное исследование влияния основных параметров разливки на термоусадку оболочки формирующегося в зоне кристаллизатора медного слитка прямоугольного сечения. Данные исследований использованы для оптимизации соотношения усадки граней слитка по высоте кристаллизатора и конусности его рабочих стенок. Numerical investigation of influence of the basic parameters of pouring on the thermal shrinkage of shells of copper bars of rectangular section formed in mould is carried out. The data obtained are used for optimization of correlation between shrinkage of verges of ingot along the mould height and taper its working walls. 2009 Article Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків / С.В. Гридін, Д.В. Спирідонов, Ю.Д. Савенков, О.М. Смірнов // Металознавство та обробка металів. — 2009. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. 2073-9583 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31596 669.35:620.19 uk Металознавство та обробка металів Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Плавлення і кристалізація Плавлення і кристалізація |
| spellingShingle |
Плавлення і кристалізація Плавлення і кристалізація Гридін, С.В. Спирідонов, Д.В. Савенков, Ю.Д. Смірнов, О.М. Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків Металознавство та обробка металів |
| description |
Виконано чисельне дослідження впливу основних параметрів розливання на термоусадку оболонки, що формується в зоні кристалізатора мідного зливка прямокутного перетину. Дані досліджень використано для оптимізації співвідношення усадки граней зливка за висотою кристалізатора і конусності його робочих стінок. |
| format |
Article |
| author |
Гридін, С.В. Спирідонов, Д.В. Савенков, Ю.Д. Смірнов, О.М. |
| author_facet |
Гридін, С.В. Спирідонов, Д.В. Савенков, Ю.Д. Смірнов, О.М. |
| author_sort |
Гридін, С.В. |
| title |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| title_short |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| title_full |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| title_fullStr |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| title_full_unstemmed |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| title_sort |
дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Плавлення і кристалізація |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31596 |
| citation_txt |
Дослідження явищ усадки при формуванні мідних зливків / С.В. Гридін, Д.В. Спирідонов, Ю.Д. Савенков, О.М. Смірнов // Металознавство та обробка металів. — 2009. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. |
| series |
Металознавство та обробка металів |
| work_keys_str_mv |
AT gridínsv doslídžennââviŝusadkipriformuvannímídnihzlivkív AT spirídonovdv doslídžennââviŝusadkipriformuvannímídnihzlivkív AT savenkovûd doslídžennââviŝusadkipriformuvannímídnihzlivkív AT smírnovom doslídžennââviŝusadkipriformuvannímídnihzlivkív |
| first_indexed |
2025-07-03T12:06:08Z |
| last_indexed |
2025-07-03T12:06:08Z |
| _version_ |
1836627387987525632 |
| fulltext |
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 2’2009 35
Плавлення і кристалізація
УДК 669.35:620.19
Дослідження явищ усадки при формуванні
мідних зливків
С.В. Гридін, кандидат технічних наук
Д.В. Спирідонов*, Ю.Д. Савенков*
О.М. Смірнов, доктор технічних наук, професор
Донецький національний технічний університет, Донецьк
* ВАТ „Артемівський завод обробки кольорових металів”, Артемівськ
Виконано чисельне дослідження впливу основних параметрів розливання на термоусадку
оболонки, що формується в зоні кристалізатора мідного зливка прямокутного перетину. Дані
досліджень використано для оптимізації співвідношення усадки граней зливка за висотою
кристалізатора і конусності його робочих стінок.
Îäí³ºþ ç îñíîâíèõ òåíäåíö³é ùîäî ðîçâèòêó ìåòîäó íàï³âáåçïåðåðâíîãî ëèòòÿ
êîëüîðîâèõ ìåòàë³â ³ ñïëàâ³â (îñîáëèâî ãîðÿ÷åëîìêèõ ñïëàâ³â ç ï³äâèùåíîþ
ñõèëüí³ñòþ äî îêèñëåííÿ - ì³äü Ì3ð, ëàòóíü Ë63, ñïëàâè Å-Cu57 òà ³í.), º çàáåçïå÷åííÿ
âèìîã âèñîêî¿ ÿêîñò³ çëèâê³â. Çàáåçïå÷åííÿ âèñîêî¿ ÿêîñò³ äîñÿãàºòüñÿ çà ðàõóíîê
ñòàá³ë³çàö³¿ â ÷àñ³ ³ ïðîñòîð³ ïîëîæåííÿ ðîçòàøóâàííÿ ôðîíòó òâåðä³ííÿ ïðè
îäíî÷àñíîìó ï³äâåäåíí³ ðîçïëàâëåíîãî ìåòàëó ³ âèòÿãóâàííÿ çëèâêà.
Êîíöåïòóàëüíà ìîäåëü ïðîöåñó íàï³âáåçïåðåðâíîãî ëèòòÿ ì³äíèõ çëèâê³â ìîæå
áóòè ïðåäñòàâëåíà íàñòóïíèì àëãîðèòìîì: «îïòèì³çàö³ÿ øâèäêîñò³ ëèòòÿ çëèâêà» >
«òåïëîâèé áàëàíñ íà ä³ëÿíö³ ï³÷ – ïåðåëèâíèé ïðèñòð³é – êðèñòàë³çàòîð» > «îïòèì³çàö³ÿ
êðèñòàë³çàòîðà» > «äèíàì³÷íå óïðàâë³ííÿ çîíîþ âòîðèííîãî îõîëîäæóâàííÿ» >
«ïðîãíîçóâàííÿ ÿêîñò³ çëèâêà» > «ï³äòðèìêà åêñïëóàòàö³éíèõ êîíäèö³é óñòàíîâêè
íàï³âáåçïåðåðâíîãî ëèòòÿ».  öüîìó ëàíöþæêó âåëèêîãî çíà÷åííÿ íàáóâຠîïòèì³çàö³ÿ
ãåîìåòðè÷íî¿ ôîðìè ³ ³íòåíñèâíîñò³ òåïëîïåðåäà÷³ â êðèñòàë³çàòîð³ [1, 2]. Òîìó â³äõ³ä
â³ä êëàñè÷íèõ êîíñòðóêö³é êðèñòàë³çàòîðà íàñüîãîäí³ ïðåäñòàâëÿºòüñÿ ºäèíî ìîæëèâèì
âèð³øåííÿì ïðîáëåìè.
Öåé âèñíîâîê îá´ðóíòîâóº ïðèíöèïè ìîäåðí³çàö³¿ ïðÿìîêóòíîãî êðèñòàë³çàòîðà
äëÿ ðîçëèâàííÿ ì³ä³ â óìîâàõ ÂÀÒ «ÀÇÎÖÌ». Ïðè ïðîåêòóâàíí³ êðèñòàë³çàòîðà
íåîáõ³äíî ïåðåäáà÷èòè â³äïîâ³äíó óñàäö³ êîíóñí³ñòü ñò³íîê êðèñòàë³çàòîðà [1, 3, 4].
Öå äîçâîëèòü ðîçâ’ÿçàòè ïðîáëåìó îïòèì³çàö³¿ òåïëîâîãî ³ íàïðóæåíî-äåôîðìîâàíîãî
ñòàíó çëèâêà ³, îòæå, ë³êâ³äîâóâàòè óìîâè äëÿ âèíèêíåííÿ ïîâåðõíåâèõ òð³ùèí.
Ïðè âèð³øåíí³ äàíî¿ çàäà÷³ âñå á³ëüøîãî ïðàêòè÷íîãî çíà÷åííÿ íàáóâàþòü
ìåòîäè ìàòåìàòè÷íîãî ìîäåëþâàííÿ ïðîöåñ³â òâåðäíåííÿ çëèâê³â. Òàê³ ìàòåìàòè÷í³
ìîäåë³ çàáåçïå÷óþòü ñóòòºâå åíåðãî- ³ ðåñóðñîçáåðåæåííÿ çà ðàõóíîê ï³äâèùåííÿ âèõîäó
ãîäíî¿ ïðîäóêö³¿ ³ çíèæåííÿ âèòðàò ìàòåð³àë³â.
 äàí³é ðîáîò³ ð³øåííÿ ïðîáëåìè îïòèì³çàö³¿ êðèñòàë³çàòîðà âèêîíóºòüñÿ
øëÿõîì ïîáóäîâè ìàòåìàòè÷íî¿ ìîäåë³ óñàäêè â ì³äíîìó ïðÿìîêóòíîìó çëèâêó ³
äîñë³äæåííÿ ç ¿¿ äîïîìîãîþ âïëèâó øâèäêîñò³ ëèòòÿ, ïàðàìåòð³â êðèñòàë³çàòîðà ³
ðîçì³ð³â çëèâêà íà éîãî òåðìîóñàäêó (ðèñ. 1).
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 2’200936
Плавлення і кристалізація
Îáëàñòü êðèñòàë³çàö³¿ óìîâíî ìîæíà ïîä³ëèòè íà 4 çîíè:
· 1 – çîíà çíÿòòÿ òåïëîòè ïåðåãð³âó. Òåïëîâèé ïîò³ê â ö³é çîí³ íå çàëåæèòü â³ä
ôîðìè êðèñòàë³çàòîðà, ïðîòÿæí³ñòü çîíè äëÿ êîíêðåòíèõ óìîâ êðèñòàë³çàö³¿ ïëîñêîãî
ì³äíîãî çëèâêà ñêëàäຠ80 – 120 ìì;
· 2 – çîíà áåçïîñåðåäíüîãî êîíòàêòó çàòâåðä³ëî¿ ê³ðêè ³ç ñò³íêîþ êðèñòàë³çàòîðà.
¯¿ ïðîòÿæí³ñòü çàëåæèòü â³ä ãåîìåò𳿠ñò³íêè. ßêùî âîíà ïîâòîðþº ïðîô³ëü çëèâêà ç
óðàõóâàííÿì éîãî óñàäêè, òî ìîæíà çá³ëüøèòè âèñîòó çîíè. Íà ïðàêòèö³ ìîæíà
ãîâîðèòè ïðî âèñîòó â³ä 40 äî 200 ìì. Çá³ëüøåííÿ âèñîòè äàíî¿ çîíè ñïðèÿº
ï³äâèùåííþ çàãàëüíî¿ òåïëîâ³ääà÷³, ùî ï³äòâåðäæóºòüñÿ ï³äâèùåííÿì òåìïåðàòóðè
âîäè íà âèõîä³;
· 3 – çîíà òåïëîïåðåäà÷³ ÷åðåç
ïîâ³òðÿíèé çàçîð, ùî óòâîðèâñÿ. ×èì ìåíøå
çàçîð â ö³é çîí³, òèì á³ëüøå êîåô³ö³ºíò
òåïëîïåðåäà÷³.  çâ’ÿçêó ç öèì íåîáõ³äíî
ïðàãíóòè ñòâîðåííÿ òàêîãî ïðîô³ëþ
êðèñòàë³çàòîðà, ÿêèé áè çàáåçïå÷èâ
íàéìåíøèé çàçîð â ö³é çîí³;
· 4 – çîíà âòîðèííîãî îõîëîäæóâàííÿ
øëÿõîì âèõîäó âîäè ç êðèñòàë³çàòîðà íà
çëèâîê. Ëîêàëüíèé êîåô³ö³ºíò òåïëîâ³ääà÷³
â ö³é çîí³ ìîæå äîñÿãàòè 20000 Âò/ì2 . ñ,
ùî ïðîâîêóº óòâîðåííÿ òð³ùèí ïðè âèñîê³é
òåìïåðàòóð³ çëèâêà (ðèñ. 2). Òîìó ç ïîãëÿäó
çàïîá³ãàííÿ òð³ùèí íåîáõ³äíî çíèæóâàòè
òåïëîïåðåäà÷ó â ö³é çîí³.
Òàêèì ÷èíîì, íåîáõ³äíî âèð³øèòè
òàê³ çàäà÷³: ðîçðàõóâàòè ïðîô³ëü ñò³íîê
êðèñòàë³çàòîðà ç ìàêñèìàëüíî ïîäîâæåíîþ
а б
Рис. 1. Схема досліджуваної області. а – область кристалізації, б – зміна питомого коефіцієнта
теплопередачі q за висотою стінки кристалізатора h.
Рис. 2. Гаряча тріщина, що утворилась внаслідок
високої теплопередачі в зоні вторинного
охолоджування. х200.
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 2’2009 37
Плавлення і кристалізація
äðóãîþ çîíîþ ³ ç ì³í³ìàëüíèì ïîâ³òðÿíèì çàçîðîì â 3-é çîí³. Öå äîçâîëèòü çá³ëüøèòè
çàãàëüíó òåïëîâ³ääà÷ó â çîí³ ïåðâèííîãî îõîëîäæóâàííÿ, çíèçèòè òåìïåðàòóðó çëèâêà
â ì³ñö³ ïåðåõîäó éîãî ï³ä âòîðèííîãî îõîëîäæóâàííÿ, îäíî÷àñíî ç öèì ï³äâèùèâøè
òåìïåðàòóðó âîäè, ùî éäå íà âòîðèííå îõîëîäæóâàííÿ.
Äëÿ âèð³øåííÿ ñôîðìóëüîâàíèõ êîíñòðóêòèâíèõ çàäà÷ áóëà ïîáóäîâàíà
ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü óñàäêè â ïðÿìîêóòíîìó çëèâêó. Äîñë³äæåííÿ ç ¿¿ äîïîìîãîþ
âïëèâó ïàðàìåòð³â ëèòòÿ ³ êðèñòàë³çàòîðà íà òåðìîóñàäêó çëèâêà çä³éñíþâàëàñÿ çà
ñõåìîþ [3, 4].
Òåïëîâ³ ïðîöåñè â çëèâêó îïèñóþòüñÿ çà äîïîìîãîþ ð³âíÿííÿ òåïëîïåðåíîñó:
∂
∂
+
∂
∂
=
∂
∂
⋅
∂
∂
−+
∂
∂
2
2
2
2
еф
o
еф y
Θ
x
Θλ
y
Θ
x
Ψ)ξ1(
F
Θс , (1)
äå Т
ξ
Тc
W1с
ож
еф ∂
∂
⋅−= – åôåêòèâíà òåïëîºìí³ñòü,
оТ
Т
=Θ – áåçðîçì³ðíà òåìïåðàòóðà,
ñæ – òåïëîºìí³ñòü â ð³äê³é ôàç³ ðîçïëàâó, W – ïðèõîâàíà òåïëîòà êðèñòàë³çàö³¿ (W =
208 êÄæ/êã), Тжеф ξλξ)λ(1λ +−= – åôåêòèâíèé êîåô³ö³ºíò òåïëîïðîâ³äíîñò³;
Тж λ,λ – êîåô³ö³ºíòè òåïëîïðîâ³äíîñò³ â ð³äê³é ³ òâåðä³é ôàçàõ.
×àñòêó òâåðäî¿ ôàçè ξ ðîçðàõîâàíî çà ìåòîäîì Íèê³òåíêî Ì.². [4]:
−+
−
−
−−+−= )T(T
W
c
TT
TT1)T(T
W
с11ξ SL
ж
2/3
SL
L
SL
ж
. (2)
гâíÿííÿ (1) – (2), äîïîâíåí³ â³äïîâ³äíèìè ãðàíè÷íèìè óìîâàìè, º
ìàòåìàòè÷íîþ ìîäåëëþ òåïëîîáì³ííèõ ïðîöåñ³â â òâåðäíó÷îìó ì³äíîìó çëèâêó.
Ñóìàðíèé òåïëîâèé ïîò³ê ó êðèñòàë³çàòîð³ âèçíà÷àâñÿ ç óðàõóâàííÿì òàêèõ
ïàðàìåòð³â: øâèäêîñò³ ðîçëèâàííÿ (â³ä 0,127 ì/õâ); òåìïåðàòóðè ëèòòÿ ( ≈ 1183 °Ñ);
ñóìàðíî¿ âèòðàòè âîäè, ùî ïðîõîäèòü ÷åðåç êðèñòàë³çàòîð ç áîêîâèõ (9,8 ì3/ãîä) ³
òîðöåâèõ ñò³íîê (20,3 ì3/ãîä); ðîçì³ð³â çëèâêà (208 õ 610 ìì) ³ âèñîòè êðèñòàë³çàòîðà
(395 ìì).
ϳñëÿ ð³øåííÿ çàäà÷³ òåïëîîáì³íó âèêîíóºòüñÿ ÷èñåëüíà ðåàë³çàö³ÿ ìàòåìàòè÷íî¿
ìîäåë³ óñàäêè çëèâêà ³ äîñë³äæåííÿ ç ¿¿ äîïîìîãîþ âïëèâó øâèäêîñò³ ëèòòÿ, ðîçì³ð³â
çëèâêà íà õ³ä ïðîöåñó óñàäêè.
Äëÿ ðîçðàõóíê³â óñàäêè çàñòîñîâóâàëèñÿ ñåðåäí³ çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíòà ë³í³éíîãî
ðîçøèðåííÿ α [5, 6], îñê³ëüêè â³äîìî, ùî â ³íæåíåðí³é ïðàêòèö³ äëÿ ï³äðàõóíêó
íàïðóæåíü, ùî âèíèêàþòü â ìåòàë³ ïðè çì³í³ éîãî òåìïåðàòóðè, íåîáõ³äíî
âèêîðèñòîâóâàòè ³ñòèíí³ êîåô³ö³ºíòè ðîçøèðåííÿ α , à äëÿ ï³äðàõóíêó çì³íè ðîçì³ð³â
ò³ëà âíàñë³äîê òåðì³÷íîãî ðîçøèðåííÿ çðó÷íî âèêîðèñòîâóâàòè ñåðåäí³ çíà÷åííÿ срα [5].
Ðîçðàõóíîê ñåðåäí³õ çíà÷åíü срα
ïðîâîäèëè çà íàñòóïíîþ ìåòîäèêîþ.
Ïîïåðå÷íèé ïåðåòèí çëèâêà ðîçì³ðàìè õî
. óî çã³äíî ìåòîäó ê³íöåâèõ ð³çíèöü
ïðåäñòàâëÿëè ó âèãëÿä³ ñ³òêè ³ ðîçáèâàëè íà n=70 øàð³â çà òîâùèíîþ ³ k=350 øàð³â
çà øèðèíîþ (ðèñ. 3).
ϳñëÿ ðîçðàõóíêó
ðîçïîä³ë³â òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ
³ ÷àñòêè òâåðäî¿ ôàçè
ïî÷èíàþ÷è â³ä ìåí³ñêà Рис. 3. Розрахункова область перетину зливка.
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 2’200938
Плавлення і кристалізація
âèçíà÷àëè ãåîìåòðè÷í³ ðîçì³ðè çàòâåðä³ëî¿ ÷àñòèíè çëèâêà ³ ³ ùî äîâîäèòüñÿ íà íå¿
ê³ëüê³ñòü åëåìåíòàðíèõ øàð³â çà òîâùèíîþ ³ øèðèíîþ çëèâêà.
Äàë³, äëÿ êîæíîãî øàðó ñïî÷àòêó çà òîâùèíîþ çëèâêà, à ïîò³ì ¿¿ øèðèíîþ
îá÷èñëþþòüñÿ ñåðåäí³ çíà÷åííÿ сріα øàðó ³ ñåðåäí³ çíà÷åííÿ òåìïåðàòóð â øàð³ Tñð,i-1
â ïîïåðåäí³é (i-1) ³ Tñð,i â ïîòî÷íèé (i) ìîìåíòè ÷àñó [3]:
)/2α(αα
(Ti)(Ti) 21срi += , (3)
Tñð,i-1 = (T1,i-1 + T2,i-1)/2,; Tñð,i = (T1,i + T2,i)/2. (4)
Äàë³ âèçíà÷àëîñÿ äëÿ êîæíîãî øàðó çíà÷åííÿ óñàäêè (ìì)
1iicp,1icp,cpi )T(TαΔ −− −= ll , (5)
äå 1i−l – ë³í³éíèé ðîçì³ð (òîâùèíà) åëåìåíòàðíîãî øàðó â ïîïåðåäí³é ìîìåíò ÷àñó,
ìì. Ïîâíà óñàäêà âñüîãî ïåðåòèíó çëèâêà âèçíà÷àëàñÿ ÿê ñóìà óñàäîê âñ³õ åëåìåíòàðíèõ
òâåðäèõ øàð³â âèáðàíîãî ïåðåòèíó: ∑=∑ jj ΔΔ ll , j=0,...,m, äå m – ñóìàðíå ÷èñëî
åëåìåíòàðíèõ îñåðåäê³â ñ³òêè çà âñ³ì ïåðåòèíîì, â ÿêèõ ìåòàë çíàõîäèòüñÿ â òâåðäîìó
ñòàí³.
Òîâùèíó õîl çëèâêà ï³ñëÿ óñàäêè îá÷èñëþâàëè ÿê ð³çíèöþ ì³æ ïî÷àòêîâèìè
ïàðàìåòðàìè òîâùèíè çëèâêà õî ³ ïîâíîþ óñàäêîþ äàíîãî ïåðåòèíó ∑ jΔl (ðèñ. 3):
õîl = õî - 2 xl∆ .
Çàïðîïîíîâàíà ìåòîäèêà áóëà ðåàë³çîâàíà ó ê³ëüêà åòàï³â ç âèêîðèñòàííÿì
ðîçðîáëåíî¿ àâòîðàìè êîìï’þòåðíî¿ ³íôîðìàö³éíî¿ ñèñòåìè “Cukrist”. Ñïî÷àòêó
äîñë³äæóâàâñÿ âïëèâ íà òåðìîóñàäêó çëèâêà øâèäêîñò³ ëèòòÿ ³ âåëè÷èíè âèòðàòè
âîäè íà ñò³íêè êðèñòàë³çàòîðà. Äàë³ äîñë³äæóâàëè âïëèâ âåëè÷èíè îðåáðåííÿ áîêîâî¿
³ òîðöåâî¿ ñòîð³í êðèñòàë³çàòîðà íà òåïëîîáì³í ³ óñàäêó çëèâêà â çîí³ êðèñòàë³çàòîðà.
Ç àíàë³çó ðåçóëüòàò³â ðîçðàõóíê³â îòðèìàíî íàñòóïíå:
- çá³ëüøåííÿ øâèäêîñò³ ëèòòÿ, ÿê ³ ïðîãíîçóâàëîñÿ, ñïðè÷èíþº çìåíøåííÿ
óñàäêè çëèâêà (çá³ëüøåííÿ øâèäêîñò³ â³ä 0,127ì/õâ äî 0,132 ì/õâ çíèæóâàëî óñàäêó
â çîí³ êðèñòàë³çàòîðà â ñåðåäíüîìó íà 0,4 – 0,6 ìì);
- çá³ëüøåííÿ âèòðàòè îõîëîäæóþ÷î¿ âîäè íà òîðöåâó ñò³íêó ïðè íåçì³íí³é
âèòðàò³ íà øèðîêó ñò³íêó ñïðè÷èíþº çá³ëüøåííÿ óñàäêè çëèâêà íà âóçüê³é ñòîðîí³
êðèñòàë³çàòîðà â éîãî âåðõí³é ÷àñòèí³ â ñåðåäíüîìó íà 1 ìì, â íèæí³é ÷àñòèí³ â
ñåðåäíüîìó íà 0,5 ìì);
- çá³ëüøåííÿ âèòðàòè îõîëîäæóþ÷î¿ âîäè íà áîêîâó ñò³íêó ïðè íåçì³íí³é âèòðàò³
íà âóçüêó ñò³íêó íå ïðèâîäèòü äî ñóòòºâîãî çá³ëüøåííÿ óñàäêè çëèâêà ÿê íà øèðîê³é,
òàê ³ íà âóçüê³é ñòîðîíàõ êðèñòàë³çàòîðà;
- âíóòð³øíÿ ïîâåðõíÿ íîâîãî (ïðîåêòíîãî) êðèñòàë³çàòîðà ïîâèííà áóòè
âèêîíàíèé ç óðàõóâàííÿì ïîïðàâêè íà ïðèðîäíó óñàäêó ëèòîãî çëèâêà, òîáòî ìàòè
çì³ííó ïî âèñîò³ êîíóñí³ñòü ïðîô³ëþ êðèñòàë³çàòîðà. Äëÿ íèæíüî¿ ÷àñòèíè
êðèñòàë³çàòîðà êîíóñí³ñòü ïîâèííà ñêëàäàòè 0,24 % – 0,48 %, à ó âåðõí³é (äî 20 ñì
â³ä ìåí³ñêà) – 0,72 % – 0,96 % ç óðàõóâàííÿì ïîïåðåäæåííÿ çàêëèíþâàííÿ çëèâêà
ïðè ìàêñèìàëüí³é øâèäêîñò³ ëèòòÿ.
Òàêèì ÷èíîì. Ðîçðîáëåíî ìàòåìàòè÷íó ìîäåëü òà ÷èñåëüíî âèð³øåíî çàäà÷ó
ôîðìóâàííÿ íàï³âáåçïåðåðâíîëèòîãî ïëîñêîãî ì³äíîãî çëèâêà, ÿêà ñóì³ùåíà ç
ìàòåìàòè÷íîþ ìîäåëëþ, ùî äîçâîëÿº ïðîãíîçóâàòè óòâîðåííÿ âíóòð³øí³õ íàïðóæåíü
³ äåôåêò³â.
Òåïëîô³çè÷í³ ðîçðàõóíêè äîçâîëÿþòü âèçíà÷àòè çì³ííó çà âèñîòîþ êîíóñí³ñòü
ïðîô³ëþ êðèñòàë³çàòîðà ç óðàõóâàííÿì ïîïðàâêè íà ïðèðîäíó óñàäêó çëèâêà ³
øâèäê³ñòü âèòÿæêè çàãîòîâêè.  çîí³ áåçïîñåðåäíüîãî êîíòàêòó çëèâêà ³ç ñò³íêîþ
Ìåòàëîçíàâñòâî òà îáðîáêà ìåòàë³â 2’2009 39
Плавлення і кристалізація
êðèñòàë³çàòîðà ³ â çîí³ òåïëîïåðåäà÷³ ÷åðåç ïîâ³òðÿíèé çàçîð ðåêîìåíäîâàíà êîíóñí³ñòü
ïðè ìàêñèìàëüí³é øâèäêîñò³ ëèòòÿ 0,24 % – 0,48 % (2 – 3 ìì), à ó âåðõí³é çîí³ çíÿòòÿ
òåïëîòè ïåðåãð³âó – 0,72 % – 0,96 % (4 – 6 ìì).
 ðåçóëüòàò³ ïðîâåäåííÿ ïîð³âíÿëüíèõ âèïðîáóâàíü â ïðîìèñëîâèõ óìîâàõ
êðèñòàë³çàòîð³â íîâî¿ ³ ñòàíäàðòíî¿ êîíñòðóêö³¿ ÿê³ñòü ïîâåðõí³ çëèâê³â, îòðèìàíèõ
íà êðèñòàë³çàòîðàõ ç ïîäâ³éíîþ êîíóñí³ñòþ, áóëà çíà÷íî âèùîþ. Ïðè öüîìó ê³ëüê³ñòü
ïîâçäîâæí³õ ³ ïîïåðå÷íèõ òð³ùèí çìåíøèëàñÿ â 3 – 4 ðàçè.
Ðîçðîáëåíå ïðîãðàìíå çàáåçïå÷åííÿ “Cukrist” ìîæå áóòè âèêîðèñòàíî äëÿ
êîíñòðóêòîðñüêî-òåõíîëîã³÷íîãî ïðîåêòóâàííÿ êðèñòàë³çàòîð³â ³ òåõíîëî㳿 ëèòòÿ
ïëîñêèõ ì³äíèõ çëèâê³â ç ìåòîþ îòðèìàííÿ ðàö³îíàëüíèõ òåïëîô³çè÷íèõ ðåæèì³â
ðîçëèâàííÿ.
Література
1. Òèõîíîâ Á.Ñ. Òÿæåëûå öâåòíûå ìåòàëëû è ñïëàâû. Ñïðàâ. Ò.1. – Ì.: ÖÍÈÈÝÈÖâåòÌåò,
1999. – 452 ñ.
2. Êàö A.M., Øàäåê Å.Ã. Òåïëîôèçè÷åñêèå îñíîâû íåïðåðûâíîãî ëèòüÿ ñëèòêîâ öâåòíûõ
ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1983. – 205 ñ.
3. Ãðèäèí Ñ.Â. Èññëåäîâàíèå óñàäî÷íûõ ÿâëåíèé ïðè ôîðìèðîâàíèè ñëÿáîâîé çàãîòîâêè â
çîíå êðèñòàëëèçàòîðà // Ìåòàëëóðãè÷åñêàÿ è ãîðíîðóäíàÿ ïðîìûøëåííîñòü. – 2004. –
¹ 8. – Ñ. 176 – 180.
4. Ñìèðíîâ À.Í., Ãðèäèí Ñ.Â., Ñàâåíêîâ Þ.Ä. Ðàçðàáîòêà ïàðàìåòðîâ çàòâåðäåâàíèÿ è
êîíñòðóêöèè êðèñòàëëèçàòîðîâ äëÿ êðóãëûõ íåïðåðûâíîëèòûõ ñëèòêîâ èç ìåäè //
Ìåòàëëóðãè÷åñêàÿ è ãîðíîðóäíàÿ ïðîìûøëåííîñòü. – 2008. – 6. – Ñ. 72 – 75.
5. Ñîáîëåâ Â.Â., Òðåôèëîâ Ï.Ì. Òåïëîôèçèêà çàòâåðäåâàíèÿ ìåòàëëà ïðè íåïðåðûâíîì
ëèòüå. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1988. – 160 ñ.
6. Kytonen H., Louhenkilpi S., Laine J. Thermal shrinkage model and roller taper experiments
for a continuously cast steel slab // CCS 2000 – Technology. Modeling. Defects of CCS
ingots. – Linz / Austria, 2002. – Ð. 183 – 191.
Îäåðæàíî 21.11.07
Ñ.Â. Ãðèäèí, Ä.Â. Ñïèðèäîíîâ, Þ.Ä. Ñàâåíêîâ, À.Í. Ñìèðíîâ
Èññëåäîâàíèå ÿâëåíèé óñàäêè ïðè ôîðìèðîâàíèè ìåäíûõ ñëèòêîâ
Ðåçþìå
Âûïîëíåíî ÷èñëåííîå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ðàçëèâêè íà
òåðìîóñàäêó îáîëî÷êè ôîðìèðóþùåãîñÿ â çîíå êðèñòàëëèçàòîðà ìåäíîãî ñëèòêà ïðÿìîóãîëüíîãî
ñå÷åíèÿ. Äàííûå èññëåäîâàíèé èñïîëüçîâàíû äëÿ îïòèìèçàöèè ñîîòíîøåíèÿ óñàäêè ãðàíåé
ñëèòêà ïî âûñîòå êðèñòàëëèçàòîðà è êîíóñíîñòè åãî ðàáî÷èõ ñòåíîê.
S.V. Grydin, D.V. Spiridonov, Yu.D. Savenkov, O.M. Smirnov
Research of the shrinkage phenomena at formation of copper bars
Summary
Numerical investigation of influence of the basic parameters of pouring on the thermal
shrinkage of shells of copper bars of rectangular section formed in mould is carried out. The data
obtained are used for optimization of correlation between shrinkage of verges of ingot along the
mould height and taper its working walls.
|