CC BY
36
Методом множественного регрессионного анализа получена адекватная зависимость износостойкости от прочности и твердости:
Ки = 14,857-0,444 ИЯС + 3,2 • 10-3ИЯС2-4 • 10-3;
св-5 • 10-6 св2 + 3,5 • 10-4ИЯС • св, ед. (1)
(Ррася = 106, Ртабл = 1,3).
Исходя из данного заключения, оценкой износостойкости высокохромистых чугунов может служить произведение твердости и прочности ИЯС -ств (1).
Данное предположение было реализовано в виде номограммы (рис. 17), которая позволяет оценивать износостойкость чугунов по прочности и твёрдости.
Согласно юмограмме при постоянстве одного из свойств повышения износостойкости можно достичь, увеличивая либо прочность, либо твердость. В этой связи перспективными будут методы поверхностного упрочнения отливок, обеспечивающие высокую твердость и прочность приповерхностного слоя, который и подвергается интенсивному абразивному изнашиванию.
Безусловно, такая номограмма не учитывает ряда частных особенностей изнашивания. Фактически схема взаимодействия абразивной частицы с литой говерхю-стью отливки значительно сложнее. В связи с этим, одним из важных факторов, влияющих на процесс разру-
шения белых чугунэв под действием абразивных частиц, являете ^[соотношение твердостей чугуна! и абразива.
Для получения высоких механических свойств и износостойкости в отливках из среднехромистого чугуна содержание химических элементов должно быть в следующих пределах %: 2,50-3,0 С, < 0,8 Si, 0,5—1,0 Mn, 8,0-10,0 Cr, 2,5—3,0 Ni.
Список литературы
1. Прокатные ваши / К.Н. Вдовин, Р.Х. Гималетдинов, В.М. Колокольцев, С.В. Цыбров. Магнитогорск: МГТУ, 2005. 543 с.
2. Абразивная износостойкость литых сталей и чугунов / В.М. Колокольцев, В.В. Бахметьев, В.Н. Вдрвин, ВА Куц. М., 1997. 148 с.
3. Брялин М.Ф., Колокольцев В.М., Гольцов АС. Повышение эксплуатационных свойств отливок изжароизнооосгойких хромомарганце-выхчугунов //ВестникМТУ им. Г.И. Нооова. 2007. №4. С. 22-25.
List of literature
1. Rolling rolls / K.N. Vdovin, R.H. Gimaletdinov, V.M. Kolokoltsev, S.V. Tsybrov. Magnitogorsk: MSTU, 2005. 543 p.
2. Abrasive resistance of cast steel and iron / V.M. Kolokoltsev, K.N. Vdovin, V.V. Bahmetev, V.A. Kuts. M., 1997. 148 p.
3. Bryalin M.F., Kolokoltsev V.M., Goltsov A.S. The increase of running ability of cast products made of heat and wear resistant chromomanganese cast iron // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2007. № 4. P. 22-25.
УДК 621.745.35
Ячиков ИМ., ПортноваИВ., Харченко О.А
ХАРАКТЕР ЭЛЕКТРОВИХРЕВОГО ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА В ВАННЕ ДППТ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПОЛОЖЕНИЯ КАТОДА
В последние годы появляются новые способы перемешивания металла в дуговых печах постоянного тока (ДИШ) с использованием управляемых элек-тровихревых течений (ЭВТ). Эю энергосберегающие технологии, среди которых можно выделить две важные российские разработки:
- ДППГ с одним осевым катодом и двумя асимметрично расположенными подовыми электродами [1];
- ДППГ с двумя асимметрично расположенными сводовыми катодами и одним годовым электродом [2].
В работе [3] рассмотрены результаты экспериментального исследования характера ЭВТ металла в ванне ДППГ с двумя подовыми электродами при равенстве токов, протекающих через них. В данной работе ставилась задача определения характера ЭВТ металла в ванне ДППТ при изменении положения катода при одном и двух подовых электродах.
Изучение ЭВТ со смещением катода относительно оси симметрии ванны проводилось на двух модельных ваннах по той же методике, что и в работе [3]. При проведении экспериментов к силовому источнику подключались один или два подовых электрода диаметром 16 мм, оси которых располагались на расстоянии 40 мм от оси симметрии ванны. Причем один из электродов имел координату 9>і=0°, второй - ^2=90°.
В качестве катода использовался медный стержень диаметром 8 мм, закрепленный на медном держателе,
который можно было перемещать по радиусу ванны и вдоль ее оси. Верхний электрод погружался в распнав на глубину 1-2 мм для обеспечения надежного электрического контакта с металлом. После расплавления олова на верхний и подовые электроды подавался ток от силового источника питания с напряжением холостого хода и=5 В, причем при подключении одного анода ток через расплав составлял примерно 800 А, а при подключении двух анодов токи через них были примерно одинаковыми (11 и 12 =600 А).
Экспериментально определялся характер ЭВТ для следующих вариантов расположения электродов:
1) ось катода совпадает с осью ванны (г = 0 мм -расстояние от оси ванны); два подовых электрода;
2) ось катода смещена от оси ванны (г = 80 мм, Ф = 225°); два подовых электрода;
3) ось катода совпадает с осью ванны (г = 0 мм); один подовый электрод;
4) ось катода смещена от оси ванны (г = 80 мм, Ф = 180°); один подовый электрод.
Характер ЭВТ расплава, возникающих на поверхности ванны, для этих вариантов показан на рис. 1.
Для всех рассмотренных вариантов можно отметить, что самое интенсивное движение металла наблюдалось над подовыми электродами и под катодом. При этом минимальная скорость движения расплава
Характер электровихревого течения металла в ваннеДППТ..
Ячиков И.М., Портнова И.В., Харченко О.А.
была у боковых стен ванны, а максимальная — на оси ванны и в районах размещения электродов.
Структура потоков для первых двух случаев была симметрична относительно вертикальной плоскости Ф = 45° (225°) (рис. 1, а, б), для третьего и четвертого - относительно вертикальной ПЛОСКОСТИ ф = 0° (180°) (рис. 1, в, г).
В первом случае наиболее интенсивное движение по поверхности ванны наблюдалось внутри двугранного угла, образованного плоскостями, проходящими через оси ванны и подовых электродов (см. рис. 1, а). Во втором случае наибольшая скорость течения рас -плава фиксировалась снаружи двугранного угла, образованного плоскостями, проходящими через оси ванны и подовых электродов (см. рис. 1, б). Выяснено, что скорость течения расплава в меридиональной плоскости зависит от угла ф.
В третьем случае почти по всей свободной поверхности движение расплава осуществляется к центру ванны, где наблюдается его втягивание под катод, и лишь в зоне расположения анода отмечается выход металла на поверхность (см. рис. 1, в). Для четвертого
случая наиболее заметные течения фиксировались в местах установки катода, в области расположения анода и по оси ^=0°(180°) в сторону катода. Слабое движение отмечалось около стенок ванны.
Течение, наблюдаемое в меридиональной плоскости, проходящей через оси электродов, показано на рис. 2. При экспериментальном изучении движения расплава в меридиональной плоскости ^=0°(180°) ток подводился к одному подовому электроду. Необходимо отметить, что самые интенсивные струйные течения возникают вблизи торцевых поверхностей электродов. Они имеют вид двух пар вихрей разнонаправленной циркуляции. Расплав, увлекаемый этими струями, движется вдоль оси ванны под катодом и вдоль параллельной оси ванны от поверхности анодов за счет осевой составляющей объемных электромагнитных сил. При достижении противоположной поверхности ванны потоки растекаются к ее боковым стенкам или к оси ванны и затем вновь набегают на поверхности электродов.
Обнаружено, что в меридиональной плоскости можно наблюдать застойные зоны, которые сущест-
Рис. 1. Характер течения расплава на свободной поверхности при расположении электродов: а - 1 вариант; б - 2 вариант; в - 3 вариант; г - 4 вариант; 1 - область всплытия расплава на поверхность; 2 - область втягивания расплава вглубь ванны
аноді
П катод .
( \ ^
\ î )\]
аноді
Рис. 2. Схематечения расплава в меридиональной плоскости ф=0° (180°) при разном расположении электродов: а-1 и 3 варианты; б - 2 вариант; в, г - 4 вариант
венно выражены при значительном смещении катода от оси ванны. Если диаметры анода и катода равны (da& d), расплав движется вдоль осей анода и катода, при этом происходит образование двух разнонаправленных замкнутых потоков между катодом и анодом и анодом и боковой стенкой ванны (рис. 2, в). При подключении анода большего диаметра (da >> dr), как и в предыдущем случае, расплав движется вдоль осей электродов от анода к катоду, но наблюдается один замкнутый контур (рис. 2, г).
Выводы. Посредством физического моделирования исследован характер электровихревого течения расплава на свободной поверхности ванны и в меридиональной плоскости (проходящей через ось ванны и ось подового электрода) ДППГ при изменении положении катода с одним и двумя подовыми электродами при прохождении через них одинаковых токов.
При установке одного асимметрично расположенного электрода возникают интенсивные течения в области, расположенной между электродами, однако при этом наблюдаются и слабо перемешивающиеся зоны в областях, удаленных от осей ванны и подового электрода. При размещении двух АРПЭ в движение вовлекаются большие объемы ванны, размеры застойных зон уменьшаются, что приводит к лучшему перемешиванию металлургической ванны.
Установлено, что характер ЭВТ в значительной степени зависит от места установки катода и количества подовых электродов. Получено, что при значительном смещении катода от оси симметрии ванны распределение ОЭМС происходит по всей меридиональной плоскости как при подключении одного анода, так и двух. Наличие двух подовых электродов позволяет минимизировать застойные зоны и улучшить условия перемешивания расплава. При смещении катода от оси ванны величина ОЭМС значительно меньше, чем при его размещении по оси ванны. Но для переноса результатов на реальную печь требуются дополнительные исследования для определения оптимального расположения катода для предотвращения избыточного излучения на боковые стенки печи.
Список литературы
Пат. 2104450 РФ, МКИ7 F27B 3/08, С22В 9/21. Способ электроплавки и дуговая печь для его осуществления / B.C. Малиновский (РФ).
Паг. 2190815 РФ, МКИ7 F27 D 3/08, C21C 5/52. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока / А.Н. Макаров, РА. Макаров (РФ).
Ячиков И.М., Портнова И.В. Характер течения металла в ванне ДППТ с двумя подовыми электродами // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2008. № 3(23). С. 67-69.
List of literature
1.
2.
3.
Pat RU 2104450, MW7 F27B 3/08, C22B 9/21.
Pat RU 2190815 MW7 F27 D 3/08, C21C 5/52.
Jachicov I.M., Portnova I.V. Steel flow pattern of liquid melt at DC arc furnace with two bottom electrodes // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2008. № 3(23). P. 67-69.
УДК 621.74.047:621.777.07
Горохов Ю.В., Солопко ИВ., Константинов ПЛ.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ-ПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
Промышленное использование процессов совме- литьем и горячей прокаткой алюминиевых слитков щенного литья-прокатки по сравнению с раздельным обеспечивает на 1 т проката снижения энергозатрат на
