Методические указания (стр. 8 )

Толщину затвердевшего cлоя при = 2 с, находим по формуле (77)

Находим температуру ТК в момент времени по формуле (92)

ТК = 1431+20=14510

Окончание затвердевания отливки в рассматриваемом примере произойдет когда достигнет по­ловины толщины отливки, т. е. S/2 = 0,01/2 =0,005 м = 5 мм.

Поскольку с течением времени будет непрерывно уменьшаться, можно ориентировочно подсчитать время окончательного затвердевания.

6 Определение допустимой глубины жидкой фазы в заготовке и максимально допустимой скорости разливки при непрерывной разливке металла

6.1 Теоретические сведения

При определении скорости разливки металла на машинах полунепрерывного (МПНЛЗ) и непрерывного (МНЛЗ) литья заготовок исходят из того, что в кристаллизаторе должна получаться корочка такой толщины, чтобы при выходе из кристаллизатора она бы не порвалась под действием жидкого металла. Напряжение в корочке слитка прямоугольного сечения определяют по следующей формуле

(101)

где z – отношение длины кристаллизатора Н к глубине жидкой фазы в слитке L ();

- плотность жидкой стали;

g – ускорение свободного падения;

n – отношение сторон сечения слитка, для квадрата n=1.

Для круглого сечения определяется по формуле

(102)

Чтобы корочка не порвалась, необходимо чтобы

≤

где - предел прочности материала корочки при температурах, близких к температуре солидуса.

Рекомендуемые значения приведены в таблице 10.

Таблица 10 – Физические свойства металла при температурах начала затвердевания

Металл	, МПа	С, кДж/(кг · К)	, Вт/(м · К)
Сталь 0,4 % С	6,7	0,670	30,2
Сталь 0,8 % С	5,9	0,660	31,0
Сталь 1,3 % С	4,9	0,650	32,0
ХН77ТЮР	15,6	0,692	35,0
ХН62ВМКЮ	24,4	0,690	27,7
ХН56ВМКЮ	27,4	0,737	29,1
ХН60В	31,2	-	-
ХН70ВМТЮ	38,2	0,783	31,0
ХН51ВМТЮФКР	54,5	0,721	27,0
ХН55ВТМФКЮ	74,0	0,737	28,8

В свою очередь глубина жидкой фазы тесно связана со скоростью разливки. Для квадратного слитка

(103)

где - сторона квадрата;

- скорость разливки;

С – теплоемкость металла;

- теплопроводность металла.

Для круглого сечения слитка, равного по площади квадрату со стороной

(104)

где D – диаметр кристаллизатора.

Отсюда для квадратного слитка

(105)

(106)

Для слитка круглого сечения

(107)

(108)

или

(109)

6.2 Решение типовых задач

Задача №1. Определить максимально допустимые значения глубины жидкой фазы и скорость разливки сплава ХН56ВМКЮ на машине полунепрерывного литья заготовок с кристаллизатором круглого сечения. Диаметр кристаллизатора 120 мм, длина гильзы кристаллизатора 800 мм, плотность жидкого сплава 7700 кг/м3.

Ответ. L=10,4 м, =3,3 м/мин.

Решение. Допустимая глубина жидкой фазы

Допустимая скорость разливки

Литература

1 , , Шуголь расчеты по теории литейных процессов./ Под ред. – Алма–Ата: Рауан, 1991. – 224 с.

2 Разливка черных металлов/ , , : Справочное изд., перераб. и доп. М. : Металлургия, 1987. – 327 с.

3 , Самойлович основы затвердевания отливок и слитков. – Минск: Выш. шк., 1989. – 203 с.

4 , , Кабаков процессы при непрерывном литье стали. – М. : Металлургия, 1982. – 152 с.

5 Специальные способы литья: Справочник/ , , / Под общ. ред. . – М. : Машиностроение, 1991. – 436 с.: ил.

Приложение А

(справочное)

Таблица 1 – Теплофизические свойства металлов и литейных сплавов

Материал	Тл, К	Тв, К	L, кДж/кг	Сме, кДж/кг·К	ρме, кг/м3	λме, Вт·с/м·К	, Вт·с/м2·К	, м2
Свинец	600	600	26,5	013	11300	33,5	0,70	2,30
Цинк	692	692	105	0,42	7140	100	1,72	3,34
Алюминий	933	933	390	1,09	2700	213	2,50	7,25
Силумин Al+13% Si	870	840	365	1,08	2500	104	1,70	3,85
Медь	1356	1356	214	0,44	8920	320	3,54	8,15
Оловянная бронза Cu+10%Sn	1260	1100	257	0,42	8800	64	1,54	1,34
Железо	1808	1808	272	0,70	7860	87	2,20	1,60
Серый чугун Fe+4,3%С	1473	1473	215	0,56	7200	42	1,30	1,05
Углеродистая сталь Fe+0,3%С	1780	1740	259	0,75	7500	54	1,76	0,95
Никель	1726	1726	308	0,45	8900	82	1,83	2,05
Титан	1943	1943	376	0,75	4100	13	0,63	0,42

Таблица 2 – Теплофизические свойства формовочных смесей

Материал отливки	λф, Вт·с/м·К	Сф, кДж/кг·К	ρф, кг/м3	, Вт·с/м2·К	, м2
Алюминевые сплавы	0,51	1,10	1600	0,95	2,89
Медные сплавы	0,66	1,59	1600	1,30	2,58
Чугун	0,70	1,67	1600	1,38	2,64
Сталь	0,95	1,74	1600	1,63	3,39

Содержание

Введение……………………………………………………3

1 Течение металлических расплавов в литейной форме…..4

2 Кристаллизация сплавов…………………………………..9

3 Аналитический расчет теплообмена между

отливкой и песчаной формой……………………………..17

4 Расчет затвердевания отливок с использованием

критериев подобия………………………………………...27

5 Численный метод расчета теплообмена между

плоской отливкой и песчаной формой …………………...34

6 Определение допустимой глубины жидкой фазы

в заготовке и максимально допустимой скорости

заливки металла при непрерывной разливке металла…...51

Литература……………….…………………………………54

Приложение А (справочное)………………………………55

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

ПГУ им. С. Торайгырова

_______________

(подпись)

«__»_________200_г.

Составители: магистр, старший преподаватель ,

ассистент ,

Кафедра металлургии

Утверждено на заседании кафедры «___»____200_г. Протокол № ____

Заведующий кафедрой ______________________

Одобрено методическим советом факультета металлургии, машиностроения и транспорта «__»________200__г. Протокол № ____

Председатель МС ________________

СОГЛАСОВАНО

Декан факультета ___________ «____»_______200_г.

(подпись)

Нормоконтролер ОМК ________ «__»_______200__г.

(подпись)

Одобрено УМО

Начальник ОПиМО _________ «___»________200__г.

(подпись)

РЕЦЕНЗИЯ

на методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Разливка и кристаллизация» для студентов

металлургических и машиностроительных специальностей магистра, старшего преподавателя

Методическое указание разработано в соответствии с государственными стандартом специальности 050709 «Металлургия» ГОСО РК 3.08.335 – 2006.

В методическом указании приводятся общие сведения, примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения по некоторым вопросам разливки и кристаллизации.

Данные методические указания помогают студенту в приобретении навыков самостоятельной работы и закреплении полученных теоретических знаний по дисциплине.

к. т.н., профессор