Остання редакція: 2018-05-06
Тези доповіді
В машиностроении и металлургии требуется улучшать качество отливок и слитков. Чтобы при кристаллизации стали, чугуна или другого сплава в теле литых заготовок не возникали дефекты литой структуры, необходимо управлять температурными полями в отливке и форме, слитке и изложнице.
На температуру рабочих поверхностей чугунных изложниц и песчаных форм влияют теплоизоляционные и противопригарные покрытия. Так как низкотеплопроводные защитные покрытия создают тепловой барьер между затвердевающей заготовкой и формой, то интенсивность теплоотвода в зоне контакта слитка с изложницей и отливки с формой резко снижается.
Чтобы устранить приварку слитка [1] к чугунной изложнице в месте ее разогрева до предсолидусных температур и предотвратить появление пригара на поверхности отливки [2], затвердевающей в песчаной форме, необходимо изменять толщину δкр и теплопроводность λкр защитного покрытия.
Для расчетной оценки эффективного коэффициента теплопередачи αэф от затвердевающих слитков и отливок к стенкам изложниц и форм или от жидкого металла к расплавляющимся литым гранулам с окисной пленкой на их поверхности можно воспользоваться полученными в [3] формулами.
Необходимо выяснить, как влияет тепловое сопротивление огнеупорной краски на внутренней поверхности формы или теплоизоляционной смазки на рабочей поверхности изложницы на теплообмен в зоне контакта отливки с формой и слитка с изложницей или литых гранул с расплавом. Эти формулы полезны для исследования теплообмена через слой огнеупорной краски при затвердевании шарообразных (ш), цилиндрических (ц) и плоских (п) отливок и слитков, соответственно, в песчаной форме и в чугунной изложнице или при плавлении гранул в расплаве, если записать их в следующем виде:
(1а); (1б); (1в),
где: λкр – теплопроводность краски или окисной пленки, Вт/м К; δкр – толщина слоя краски или окисной пленки, м; R – радиус (полутолщина) слитка, отливки или литых гранул, м; α0 – коэффициент теплопередачи от расплава к изложнице, форме или к гранулам при отсутствии краски или окисной пленки, Дж/м2 с К.
Разделив обе части формул (1а) – (1в) на α0 , получим показатель тепловой активности покрытия при изменении геометрического δкр и теплофизического λкр параметров защитного слоя краски на интенсивность теплопередачи в системах слиток – изложница и отливка – форма.
Например, для стального кузнечного слитка эквивалентным радиусом Rэ с защитным покрытием толщиной δкр и теплопроводностью λкр на рабочей поверхности чугунной изложницы из формулы (1б) получим:
. (2)
Учет влияния защитных покрытий на процесс теплообмена [4] облегчает поиск оптимальных температурных режимов затвердевания слитков и отливок.
Литература:
1. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. – М.: Металлургия, 1976. – 539 с.
2. Дорошенко С.П., Дробязко В.А., Ващенко К.И. Получение отливок без пригара в песчаных формах. – М.: Машиностроение , 1978. – 208 с.
3. Соколовская Л.А. Учет теплового сопротивления неметаллических прослоек в контактной зоне теплообмена / Литейное производство: технология, материалы, оборудование, экономика и экология. Матер. международ. научно-практ. конф. – Киев: ФТИМС НАН Украины. – 2011. – С. 256 – 258.
4. Мамишев В.А. О повышении эффективности теплообмена в системе литая заготовка-форма-окружающая среда // Металл и литье Украины, 2012. – № 11. – С. 31 – 35.