Тепломассообмен при получении плакированных листовых заготовок литейным методом

• Автор: Окунева, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Введение

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Плакирование листовых заготовок

1.2 Способы и установки для литейного плакирования

1.3 Тепловые и физические процессы, протекающие при взаимодействии основного и плакирующего металлов
1.4 Математическое моделирование теплообменных процессов при плакировании намораживанием

1.5 Выводы по главе и постановка задач исследования

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАКИРОВАНИЯ НАМОРАЖИВАНИЕМ

2.1 Исследование динамики намораживания и плавления плакирующего слоя

2.1.1 Экспериментальная ванна для изучения динамики формирования плакирующего слоя

2.1.2 Методика эксперимента

2.2 Анализ общих закономерностей формирования плакирующего слоя полосыосновы на основании результатов опытов
2.3 Обоснование возможности вторичной кристаллизации пленки расплава на поверхности извлекаемой полосы
2.4 Качество опытных заготовок
2.5 Выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПЛАКИРОВАНИИ
3.1 Математическая модель
3.2 Вывод углового коэффициента излучения от поверхности мениска металла в ванне на единицу площади плакированной полосы
3.2.1 Новый подход к определению элементарного углового коэффициента излучения между стенками длинных каналов двухмерный случай излучения
3.2.2 Расчет удельного теплового потока на плакированную полосу со стороны мениска металла
3.3 Разработка приближенной модели
3.4 Тестирование математической модели
3.5 Выводы по главе
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПЛАКИРОВАНИЯ НАМОРАЖИВАНИЕМ
4.1 Исследование закономерностей тепловых процессов при плакировании намораживанием
4.1.1 Предварительное исследование процесса намораживания и плавления при плакировании
4.1.2 Исследование влияния технологических параметров на динамику намораживания и плавления слоя нержавеющей стали на полосе
4.1.3 Обобщение результатов моделирования
4.2 Обоснование мощности индуктора для компенсации потерь тепла от ванны с расплавом
4.3 Выводы по главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ Литература Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Непрерывные методы плакирования выгодны тем, что в них используются известные технологии производства листовых заготовок разливка металла на машинах непрерывного литья заготовок, в роликовые водоохлаждаемые кристаллизаторы. Автор пользуется случаем выразить глубокую благодарность доктору технических наук З. К. Кабакову и доктору технических наук Н. И. Шестакову за научное руководство и консультации при выполнении настоящей работы, сотрудникам кафедры Металлургических технологий ЧГУ, а также сотрудникам литейной лаборатории ОАО Северсталь за помощь при выполнении экспериментальных работ. Настоящая работа содержит 5 страниц печатного текста, включая 5 страниц текста, рисунка, таблиц и 3 приложения. Цель работы экспериментальное и теоретическое исследование тепломассообменных процессов, протекающих при литейном плакировании металлов, и разработка на этой основе методики определения основных технологических и конструктивных параметров установки для плакирования, обеспечивающих получение стабильных и высоких механических свойств получаемых заготовок. Научная новизна работы. Разработано математическое описание тепловых процессов в полосе и расплаве в процессе плакирования, в котором учтены теплообмен в контакте полоса расплав свободная конвекция расплава в ванне индукционный подогрев расплава теплообмен между плакированной полосой, извлекаемой из расплава, и мениском расплава процессы затвердевания металла полосы и расплава. Разработан метод определения угловых коэффициентов для двумерного случая теплового излучения между поверхностью полосы и мениском расплава. Получены формулы для определения угловых коэффициентов излучения. Определены методом размерностей критерии подобия процесса намораживания и плавления слоя расплава, при которых происходит подогрев полосы до температуры начала затвердевания расплава. Выполнено обобщение результатов исследования и получена связь между критериями подобия, отражающая внутреннюю сущность процесса. Практическая ценность. Сформулирован косвенный критерий качества плакированной полосы, выполнение которого в процессе плакирования обеспечивает получение полос с удовлетворительным уровнем свариваемости и прочности. Для выполнения критерия качества необходимо плакирование осуществлять с выдержкой, при которой имеет место вторичная кристаллизация плакирующего расплава на полосе. Определена последовательность разработки конструктивных и технологических параметров основных узлов опытнопромышленной установки непрерывного плакирования полосы. Выведена приближенная формула для расчета мощности подогревающего индуктора, обеспечивающей стабильную температуру в процессе плакирования. Разработаны номограммы для определения скорости протягивания полосы через расплав для различной толщины полосы, температуры полосы и температуры расплава. Методы исследований. Экспериментальные методы изучения динамики намораживания слоя плакирующего металла на полосе, прочностных и пластичных характеристик плакированных полос на машине и макро и микроструктуры образцов на микроскопе МИМ7, метод математического моделирования теплообменных процессов в системе полоса расплав. Реализация результатов исследовании. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также опытная установка для получения плакированных листовых заготовок прошли проверку на ОАО Северсталь и переданы для практического использования. Достоверность полученных результатов и выводов, сделанных на их основе подтверждается проведенными экспериментами и проверкой разработанной математической модели на адекватность. Апробация работы и публикации. II и III международных научных конференциях Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах, Череповец, , гг. Международной научнотехнической конференции Энергосберегающие технологии в теплоэнергетических системах, Вологда, г. IV межвузовской конференции молодых ученых, Череповец, г. Общероссийской научнотехнической конференции Вузовская наука региону, Вологда, г. IV международной научнотехнической конференции, посвященной 0летию академика И. П.Бардина Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства, Череповец, г. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.