Настройка модели расчета режима вторичного охлаждения слябовой непрерывнолитой заготовки

песчано-глинистых смесей. Получены модели, применение которых обеспечивает прогнозирование граничных условий формирования напряженного состояния литой детали в широком интервале варьирования влияющих факторов: содержание связующего, физикомеханических свойств формы, усилий нагружения.

Список литературы

1. Баландин Г.Ю., Степанов Ю.А. О силовом взаимодействии затвердевающей отливки и формы //Литейное производст-во.1962. С. 37-40.

2. Аксенов П.Н., Трухов А.П., Лесной В.Н. Прибор для испытания сырых формовочных смесей на горячую податливость // Ли -тейное производство. 1970. № 3. С. 20-22.

3. Информационно-измерительньй комплекс для определения параметров процессов при изготовлении литой детали/ А.С. Савинов, С.М. Андреев, A.C. Тубопьцева // Современные те<ноло-гии в машиностроении: сб. статей XII Междунар. науч.-пракг. конференции. Пенза: Приволжский Дсм знаний, 2009. С. 39-41.

4. Жуковский С.С. Прочность литейной формы. М.: Машиностроение, 1989. 288 с.

5. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1995. 288 с.

6. Савинов А.С., Тубольцева А.С. Расчет движения фронта влажности всырой песчано-глинисгой форме // ВесгникМПУ им. Г.И. Носова. 2010. № 2. С. 30-33.

Bibliography

1. Balandin G.Ju., Stepanov J.A. Some aspects of the force interaction between the solidifying casting and the mold // Foundry engineering. 1962. P. 37-40.

2. Aksenov P.N, Truhov A.P. Lesnoy V.N. Testing instrument for hot pliability of greensand forming mixtures // Foundry engineering. 1970. № 3. P. 20-22.

3. An information-measuring complex for definition of process parameters during cast detail manufacture / A.S. Savinov, S.M. Andreev, A.S. Tuboltseva // Modern technologies in mechanical engineering: Articles of the XII International theoretical and practical conference. Penza: Privolzhsky Dom Znaniy, 2009. P. 39-41.

4. Zhukovsky S.S. Durability of a casting mold. M.: Mechanical engineering, 1989. 288 p.

5. Illarionov I.E., Vasin Ju.P. Forming materials and mixtures. Cheboksary: Publishing house Chuvash university, 1995. 288 p.

6. Savinov A.S., Tuboltseva A.S. Calculation of movement of the front of humidity in wet sandy-argillaceous mold // Vestnik of MSTU named after G.I.Nosov. 2010. № 2. P. 30-33.

УДК 621.746.5.047 Казаков A.C., СтоляровА.М.

НАСТРОЙКА МОДЕЛИ РАСЧЕТАРЕЖИМА ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СЛЯБОВОЙ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ

Инженерные расчеты режима вторичного охлаждения слябовой непрерывнолитой заготовки на машинах, оборудованных поддерживающими роликами с наружным охлаждением, производятся на модели, разработанной в среде электронных таблиц «Еже1» с использованием методики [1]. В расчетах для МНЛЗ, на которых применяются ролики с внутренним охлаждением водой, необждимо учитывать дополнительные потери тепла непрерывнолитой заготовкой, величина которых была оценена в работе [2]. Поэтому базовая методика расчета была усовершенствована введением дополнительной расждной статьи потерь тепла с водой, циркулирующей внутри роликов. Кроме того, в формулу для расчета потерь тепла излучением был введен коэффициент, учитывающий условия каждой зоны охлаждения МНЛЗ для передачи тепла данным способом. Значения этого коэффициента, а также степени черноты поверхности заготовки, коэффициента конвективной теплоотдачи с поверхности заготовки, охлаждающего эффекта воды могут отличаться в разных зонах охлаждения машины. Информация о возможных значениях рассматриваемых параметров, как правило, черпается из литературных источников. Однако при этом часто не удается учесть конструктивные особенности МНЛЗ, для которой производится расчет режима вторичного охлаждения, и условия, при которыхосуществляется процесс разливки стали разных марок. Поэтому необждима настройка разработанной модели расчета режима вторичного охлаждения непрерывнолитой заготовки с учетом кон-

кретных условий разливки стали на данной МНЛЗ.

Настройка модели произведена для разливки трубной стали марки 17Г1С-У на начальном участке зоны вторичного охлаждения криволинейной машины с вертикальным участком с получением непрерывно литой заготовки сечением 250x1730 мм. Начальный участок состоит из четырех роликовых секций, объединенных в три зоны охлаждения: вторую, третью и четвертую с протяженностью соответственно 760, 1560 и 1794 мм. Выбор этого участка обусловлен тем, что только на нем имеется информация о параметрах внутреннего охлаждения роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ. При настройке модели используются опытные данные, полученные при разливке металла 99 плавок: по 33 плавки с каждой из трех скоростей вытягивания заготовки из кристаллизатора - 0,6; 0,7 и 0,8 м/мин.

На начальном этапе настройки модели в электронных таблицах «Еже1» производится расчет рас-ждов воды во второй, третьей и четвертой зонах охлаждения для каждой из 99 проконтролированных плавок. При этом температура поверхности сляба по оси широкой грани определяется в точках, соответствующих серединам второй, третьей и четвертой зон охлаждения и находящихся на расстоянии 0,675, 1,835 и 3,512 м от нижнего среза кристаллизатора.

На следующем этапе настройки модели осуществляется подбор значений корректируемых параметров для каждой из трех рассматриваемых зон охлаждения таким образом, чтобы добиться минимального расхож-

Настройка модели расчета режима вторичного охлаждения слябовой...

Казаков А.С., Столяров А.М.

дения величин расчетных расходов воды от их фактических значений на опытных плавках. Для этого используется сервисная функция «Поиск решения» в электронных таблицах «Excel». В целевую ячейку электронных таблиц заносится сумма квадратов отклонений всех 297 расчетных значений расходов воды от их опытных значений. При настройке модели производится изменение содержимого 12 ячеек, в которых находятся значения четырех параметров: коэффициента, учитывающего условия каждой зоны для передачи тепла излучением; степени черноты поверхности заготовки; коэффициента конвективной теплоотдачи с поверхности заготовки; охлаждающего эффекта воды для каждой из трех зон охлаждения: второй, третьей и четвертой. В результате осуществления процедуры сервисной функции «Поиск решения» были получены следующие значения настроенных параметров (табл. 1).

Величина коэффициента, учитывающего условия для передачи тепла излучением, во второй зоне охлаждения оказалась примерно в 2,2 раза ниже, чем в двух других последующих зонах - третьей и четвертой. Это может объясняться использованием во второй зоне охлаждения защитных экранов. Степень черноты поверхности заготовки изменялась в интервале от 0,7 до 0,62. Со снижением скорости вытягивания заготовки из кристаллизатора и с увеличением расстояния от начала зоны вторичного охлаждения МНЛЗ степень черноты поверхности заготовки уменьшается вследствие падения температуры поверхности сляба. Коэффициент конвективной тепло -отдачи с поверхности заготовки имел одинаковые значения во всех зонах. Во второй зоне охлаждения наблюдалось снижение охлаждающего эффекта воды по сравнению с двумя последующими зонами, что, очевидно, объясняется влиянием на условия охлаждения поверхности сляба водовоздушной смесью сильного парового отсоса в этой зоне.

4,5

4,0

Є

3,5

3,0

2,5

о _ -ОО-Й

о / о О

о s' о О Уо о

у о В§ О

2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Расчетный расход воды, м3/ч Сравнение расчетных и фактическихзначений расхода воды во второй, третьей и четвертой зонах охлаждения МНЛЗ при вытягивании слябов шириной 1730 мм стали марки 17Г1С-У со скоростью 0,6 м/мин

Для оценки качества проведенной настройки модели расчета режима вторичного охлаждения проведено сравнение расчетных и опытных значений расходов воды, используемых при вытягивании сляба из кристаллизатора с различной скоростью. На рисунке представлен характерный результат проведенного сравнения для одной из скоростей вытягивания заготовки.

Уравнения зависимостей фактического расхода воды № факт, м3/ч) на вторичное охлаждение заготовки во второй, третьей и четвертой зонах от их рассчитанных по модели значений (Оврасч, м3/ч) имеют следующий вид: Скорость вытягивания заготовки из кристаллиза-тора, м/мин

0,174, г = 0,983;

0,6 G в факт

0,7 G в факт

0,8 G в факт

= 0,947 G, = 0,959 G,

в расч в расч

Таблица 1

Значения настроенных параметров

Параметр Скорость вытягивания Зона охлаждения МНЛЗ

заготовки, м/мин вторая третья чет- вертая

Коэффициент, учиты- 0,6

вающий условия зоны для передачи тепла излучением 0,7 0,8 0,46 1,0 1,0

Степень черноты по- 0,6 0,7 0,68 0,69 0,64 0,65 0,62 0,63

верхности заготовки 0,8 0,70 0,66 0,64

Коэффициент конвек- 0,6 26 26 26

тивной теплоотдачи с 0,7 26 26 26

поверхности заготовки, Вт/(м2 -град) 0,8 26 26 26

Охлаждающий эффект воды, Вт -ч/м3 0,6 0,7 0,8 44300 44300 44300 56300 56300 56300 56300 56300 56300

Таблица 2

Результаты сравнения двух выборок значений фактического (числитель) и расчетного (знаменатель) расходов воды на вторичное охлаждение непрерывнолитой заготовки

Наименование параметра Скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора, м/мин

0,6 0,7 0,8

Среднее значение, м3/ч 3,23 / 3,22 3,31 / 3,29 3,37 / 3,39

Дисперсия, (м3/ч)2 0,344/0,328 0,454/0,422 0,527/0,501

Критерий ^ 1,050 1,077 1,054

Критическое значение критерия ^005 1,396

Критерий г 0,008 0,190 0,254

Критическое значение критерия %5 1,972

Критическое значение коэффициента парной корреляции при уровне значимости а = 0,001 и количестве опытов, равном 99, составляет 0,336. Существенное превышение каждого их трех значений коэффициента парной корреляции его критической величины свидетельствует о наличии тесной связи между фактическими и расчетными расходами воды с вероятностью 99,9%. Это подтверждается данными сравнения двух выборок значений фактического и расчетного расходов воды с использованием критериев .Ри ґ (табл. 2).

Расчетные значения критерия ґ значительно ниже его критического уровня. Это означает, что обе выборки, состоящие из фактических и расчетных значений расходов воды, принадлежат к одной генеральной совокупности. Следовательно, настройка модели расчета режима вторичного охлаждения произведена с приемлемой точностью.

Список литературы

1. Селиванов В.НСтоляров А.М. Определение технологических параметров разливки стали наслябовой МНЛЗ. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МПУ», 2010. 22 с.

2. Казаков А.С., Столяров А.М. Влияние внутреннего охлаждения роликов ЗВО МНЛЗ на теплоотвод ог слябовой непрерывнолитой заготовки // ВесгникМГТУ им. Г.И. Носова. 2010. № 3. С. 18-21.

Bibliography

1. Selivanov V.N., Stolyarov A.M. Calculation of process parameters of steel casting at slab CCM. Magnitogorsk: SEI of HPE ”MSTU”, 201 0. 22 p.

2. Kazakov A.S., Stolyarov A.M. Influence of internal cooling of rollers CCM on the heat removal of continuous cast slabs. // Vestnik of MSTU named after G.I.Nosov. 2010. № 3. P. 18-21.

УДК 621.771:621.777

ЗагировН.Н., Аникина В.И., Усынина Г.П., Юриков A.C., Иванов Е.В.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРНОГО ПРУТКА ИЗ СТРУЖКИ СИЛУМИНА, ИСКЛЮЧАЮЩАЯ ЕЕ ПЕРЕПЛАВ

Одной из задач, стоящих перед производственниками, занятыми в сфере изготовления различного рода металлопродукции, является рациональное использование образующихся при механической обработке отходов в виде стружки и опилок. Чем мельче стружка, тем технически сложнее и экономически затратнее перерабатывать ее через плавильный передел. Это связано с тем, что при загрузке мелкой стружки в плавильную ванну в свободнозасыпанном виде часть ее просто сгорает, часть переждит в шлак, в результате чего выжд годного будет относительно невысоким. Принципиально не решает проблемы и предварительное брикетирование стружки. Объемы образующейся стружки каждый год остаются на стабильно высоком уровне, поэтому поиск и реализация альтернативных вариантов вовлечения ее в производственный оборот являются по-прежнему актуальной задачей.

Рис. 1. Общий вид исходной стружки

Рациональнее всего перерабатывать стружку, во-первых, в местах ее образования, а во-вторых, с изготовлением продукции, которая в дальнейшем использовалась бы на том же самом предприятии, где она и была получена.

В данной работе объектом внимания была выбрана стружка силумина АК12, образующаяся на одном из переделов при производстве литых дисков колес. Исходный вид используемой стружки представлен на рис. 1.

Известно [1], что перед разливкой сплав АК12 подвергают модифицированию. Тем самым обеспечивается получение тонкодифференцированной алюминиево-кремниевой эвтектики, которая предопределяет высокий уровень прочностных и пластических харак-теристиксилуминов [2].

Руководствуясь представлением о кластерном строении жидкого кристаллизующегося металла, было высказано предположение, что измельчения а-твердого раствора можно добиться за счет введения в расплав прутков-модификаторов из того же сплава, что и модифицируемый материал [3]. В этой связи переработка стружки в прутки, которые можно будет использовать в дальнейшем как модифицирующий материал, являлась логическим воплощением выдвинутой гипотезы.

Для ее проверки на первом этапе необходимо было оценить принципиальную возможность получения прутков из стружки литейного сплава АК12, минуя ее переплав, а также практически опробовать технологическую схему реализации такого рода подхода, основанную на использовании некоторых приемов, ха -ракгерных для процессов порошковой металлургии [4]. В общем виде эта схема приведена на рис. 2, где