Теорія і технологія розливки електросталі та спеціальних сплавів (стр. 2 из 6)

3.Лабораторна установка, матеріали і інструменти

3.1 Опис установки

Установка (рис. 2) складається з плоскої виливниці, що охолоджується водою (1), передня та задня стінка якої виконана з оргскла, а бокові та нижні части являють собою мідну або залізну порожнину, що охолоджується водою.

Виливниця укріплюється на штативі (2) зі сторони задньої стінки встановлюється джерело освітлення.

Рис. 1.1. Схема лабораторної установки

З метою утримання рідини, що використовується при моделюванні у випадку прориву виливниці або протікання рідини при розливці під виливницею встановлюється скляна ємність.

В якості рідини, що моделює рідку сталь, використовується розплавлений зневоднений гипосульфіт (припускається використання насиченого підігрітого до 60-70°С розчину хлористого амонію).

2.2 Виливниці, що використовуються

· Поширена уверх глуходонна виливниця з прибутковою надставкою, що охолоджується водою (рис. 2, ліва частина).

· Поширена уверх глуходонна виливниця з прибутковою надставкою без примусового охолодження (рис. 2, права частина).

2.3 Вимірювальні прилади

Секундомір, ртутний термометр зі шкалою до 100°С.

2.4 Підготовка матеріалів до роботи

Гипосульфіт, що попередньо оброблений в ексикаторі для видалення надлишкової вологи розплавлюється в чистому сосуді на слабому вогні (електропіч з закритою спіраллю).

Температура розплаву 60-70°С. При досягненні заданої температури робиться витримка 5-10 хвилин, розплав фільтрується крізь матерчатий фільтр та заново підігрівається (у разі необхідності) до заданої температури.

Підготовлений подібним чином гіпосульфіт (хлористий амоній) рівним струменем заливається у виливницю, що охолоджується водою, що циркулює.

3. Методика і порядок виконання роботи

Вивчення впливу різних факторів технології розливки на величину, форму та розташування зон кристалізації та усадкової раковини в злитку виконується на моделях виливниць шляхом проведення окремих опитів, в кожному з них вивчається дія одного фактору.

При проведенні цієї роботи вивчається вплив наступних факторів:

3.1 Умови утеплення верхньої частини злитка

При цьому використовуються виливниці №1 і №2. Тривалість заливки і температура рідини однакові.

3.2 Вплив тривалості розливки

Використовуються парно однакові виливниці: в однієї групі – дві виливниці №1, а в іншій дві виливниці №2. Температура рідини однакова. Тривалість заливки 5 с та 20…30 с.

3.3 Вплив температури перегрівання

Виливниці однакові, тривалість розливки приблизно 5 с, перегрівання над температурою плавлення – 5…10°С та 20…30°С.

3.4 Вплив утеплення дзеркалу металу у надставці на форму та розташування усадкової раковини

Виконується попарно на 2-ох однакових виливницях №1 або №2. Температура заливання рідини та тривалість розливки однакові. Після закінчення розливки поверхня рідини, що моделює в надставці однієї з кожних пар виливниць прикривають кришкою, що утеплює, що нагріта до температури рідини, що заливається.

Після заливки “металу” у виливниці крізь кожні 5-10 хвилин виконується вимір товщини кірочки, що кристалізується, фіксується моменти закінчення утворення характерних структурних зон злитку.

Заміри виконуються в наступних зонах:

· низ, середина та верх стінок – в горизонтальному напрямі;

· днище – у вертикальному напрямі;

· прибуткова частина виливниці – розміри усадкової раковини.

3.5 Примітки

· При виконанні роботи учбова група розбивається на 4 підгрупи, кожна з яких виконує один з варіантів звіту, що вказується керівником роботи;

· В ході однієї лабораторної роботи виконується вивчення впливу не більше 1-2 факторів. Вибір факторів, що досліджуються визначається керівником роботи;

· Так як при виконанні завдань окремими підгрупами вивчається вплив на структуру злитка тільки 1-2 фактори технології розливки, для ознайомлення студентів з впливом інших факторів на структуру злитка у кінці роботи складається звідна таблиця, в яку вносяться остаткові результати дослідів, що виконуються всіма підгрупами та виконується порівняння.

4. Зміст звіту лабораторної роботи

· Звіт повинен відповідати вимогам зазначеним на стор. 5

· Запис результатів роботи виконується у вигляді таблиці 1.1.

Таблиця 1.1.

№ п/п

Час від кінця заливки “металу”ф, хвилин

Товщина кірочки Х, мм

Характер структурної зони

Місце заміру

Умови проведення досліду

· В окремі моменти кристалізації виконуються зарисовки розрізу злитка.

· За результатами дослідних даних розраховується коефіцієнт твердіння К, мм/хв^0,5.

· По завершені роботи за результатами, що отримані кожною підгрупою, складається зведена таблиця.

· У звіті також повинні бути наведені наступні дані: вишина злитку до прибуткової частини Нс, вишина прибуткової частини Нп, глибина розповсюдження усадкової раковини Нр.

· Необхідно оцінити ступінь розповсюдження усадкової раковини в злитку в цілому

, а також в тілі злитку , де - глибина частини усадкової раковини, що проникає у тіло злитка.

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 = rY = h_у.р.. Після підстановки цих даних у (1) отримуємо

При зростанні nпрофіль кривої (2.2) приймає більшу ввігнутість, зміна умов охолодження прибутку призводить до зміни величини nвід 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.