Розмір шрифту: 

Спосіб суспензійного лиття з введенням в розплав дробу відноситься до прогресивних способів виробництва стальних зливків і виливків з підвищеними фізико-механічними властивостями литого металу. При нагріві і плавленні дробинок в розплаві повністю або частково знімається його перегрів, що підвищує швидкість тверднення та сприяє подрібненню структури литого металу за рахунок збільшення в розплаві кількості центрів кристалізації.      Процес плавлення дробинок в розплаві задовольняє [1] диференціальним рівнянням нестаціонарної теплопровідності з початковими та граничними умовами внутрішнього теплообміну між рідким металом та дробинками, що розплавляються. Для раціонального вибору режимів введення дробу в  розплав доцільно розраховувати температурні поля в системах розплав – дробинки методами чисельного розв’язку задач плавлення, які відносяться до найбільш складних нелінійних задач нестаціонарної теплопровідності [2] з фазовими переходами (задачі Стефана).     Для чисельного розв’язку теплових задач плавлення використовуємо комбінований кінцево-різницевий метод явно-неявного типу [2], який враховує переваги явного методу розрахунку температур по точності обчислень та переваги неявного методу розрахунку по стійкості обчислень нестаціонарних температурних полів в системі дробинка-розплав.     При проведенні варіантних розрахунків температурних полів в литих дробинках і оточуючому їх розплаві використаний метод обчислювального експерименту з врахуванням температурної залежності теплофізичних властивостей рідкої і твердої фаз та двофазної зони плавлення литих дробинок. Крім того, в коефіцієнті контактного теплообміну між розплавом і стальними дробинками врахований тепловий опір окисної плівки на їх поверхні.      З метою розрахунку нестаціонарних температурних полів в системі дробинка – розплав розроблені кінцево-різницевий алгоритм та обчислювальна Фортран-програма. У відповідності з блок-схемою обчислювальної програми в пам’ять ПЕОМ вводяться вхідні дані, до яких відносяться [2]: радіуси дробинки та розрахункового об’єму оточуючого її розплаву, початкові температури дробинок та рідкої сталі, температури ліквідуса і солідуса сталі, коефіцієнти теплопровідності, питома теплоємність та щільність твердої і рідкої фаз, прихована теплота плавлення дробинок-мікрохлодильників, товщина окисної плівки, розрахункові проміжки по радіусу системи дробинка – розплав та розрахункові часові проміжки (кроки).      Розрахунок температурних полів проводиться від початкового розподілу температури в дробинках і розплаві до моменту досягнення температури ліквідуса в центрі дробинки або середньокалориметричної температури в системі дробинка – розплав. Розроблена програма забезпечує можливість роздрукування температури в дробинці і розплаві через задані інтервали часу. Аналіз температурних полів в системі дробинка – розплав дозволяє визначити тривалість нагріву і тривалість плавлення дробинок, моменти утворення і зникнення гарнісажу на поверхні дробинок та його максимальну товщину.     Результати математичного моделювання температурних полів в системі розплав – дробинка доцільно використовувати для обгрунтування оптимальної дози і фракції введених в розплав дробинок-мікрохолодильників при розробці технологічних режимів суспензійного лиття спокійної та киплячої сталі.     Література:     1. Соколовская Л.А., Мамишев В.А. О математическом моделировании задач с фазовыми переходами в металлургии и литейном производстве // Процессы   литья. – 2009. – № 2. – C. 24…29.      2. Соколовская Л.А., Мамишев В.А. Численное моделирование прикладных задач с фазовыми переходами / Праці міжнародного симпозіуму “Питання оптимізації обчислень” (ПОО-ХХХШ). – Київ: Ін-т кібернетики НАН України, 2007. – С. 264…265.