Продолжительность полного затвердевания стального слитка

 

Обычно для определения толщины корочки затвердевшего металла слитка ( ) пользуются так называемой формулой квадрат­ного корня

(23.1)

где τ — время; k — коэффициент, зависящий от теплофизических свойств металла и условий охлаждения слитка.

Значение коэффициента k колеблются в пределах 2, 2·10^-3 -3, 62·10^-3 м/с^{0, 5}. Чем больше степень легирования стали, тем мень­ше значение k.

Хотя формула (23.1) выведена для плоских слитков, она может быть использована для определения полного времени затвердевания слитка (τ _о) с любой (квадратной, круглой) формой сечения.

Для круглого слитка τ =τ _о при = R, где R — радиус слитка. Отсюда:

,

где ρ — плотность жидкого металла; S — скрытая удельная теплота кристаллизации; С — удельная массовая теплоемкость жидкого ме­талла; λ - коэффициент теплопроводности; Bi — критерий Био; Δ Т_кр — температурный интервал кристаллизации; Т_пов, Т_изл — со­ответственно температура боковой поверхности слитка и внутренней поверхности изложницы; Δ Т — перегрев металла над температурой ликвидус; R_ср — средний радиус слитка.

При сравнительно небольшой конусности, имеющей место в слит­ках, объем усеченного конуса равен

V=(π ·H/2)(R²+r²),

где R и r — соответственно радиусы верхнего и нижнего оснований.

С учетом полусферической донной части объем тела слитка со­ставляет

V_т=(π ·H/2)(R²+r²)+(2·π /3) ·r^3.

Конусность слитка определяется по формуле:

К= [(R - r)/Н] · 100%.

Величину отношения H/Dср, равную H/(R + r), обозначим α. Средний радиус слитка связан с малым радиусом соотношением:

R_ср=r/(1-n), где n=α ·K/100.

Отсюда

.

В свою очередь

,

где М_т масса тела слитка; М_сл - общая масса слитка; М_г — масса головной части слитка.

 

Задача. Определить продолжительность полного затвердевания слит­ка стали 40ХФА круглого сечения М_сл = 100 кг. Масса головной части слитка М_г = 16 кг.

 

Исходные данные

1. Отношение высоты тела слитка к среднему диаметру H/D_ср = 3, 0.

2. Изложница расширена кверху с конусно­стью 6 %. Донная часть слитка имеет форму полусферы.

3. Плот­ность жидкой стали r = 7650 кг/м³.

4. Скрытая удельная теплота кристаллизации 245 кДж/кг.

5. Удельная массовая теплоемкость 565 Дж/(кг · К).

6. Температурный интервал кристаллизации 160 К. Перегрев над температурой ликвидуса DТ_л = 100 К.

7. Коэффициент теп­лопроводности 30 Вт/(м · К),

8. Средний перепад температуры меж­ду поверхностью слитка и стенкой изложницы DТ_с-и = 275 К.

9. Критерий Био равен 0, 74.

 

Решение

Объем тела слитка V_т = (100-16)/7650 = 1, 1 · 10^-2 м³. Коэффициент n = (α ·K)/100 = (3 · 6)/100 =0, 18.

Средний радиус слитка

м.

Продолжительность полного затвердевания составит:

1490 с=19 мин.

 

Исходные данные для самостоятельного решения

№Вар	Мсл, кг	Мг, кг	H/Dср	DТл, К	DТс-и, К
1.			2, 8
2.			2, 9
3.			3, 0
4.			3, 1
5.			3, 2
6.			3, 3
7.			3, 5

 

Литература

 

1. Общая металлургия. Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. - 6-изд., перераб. и доп. -М: ИКЦ Академкнига, 2005. - 768 с.

2.Дюдкин, Д. А. Современная технология производства стали [Text] / Д.А.Дюдкин, В.В.Кисиленко. - М: Теплотехник, 2007. - 528 с.

3. Дюдкин, Д. А. Производство стали [Текст] / Д.А. Дюдкин.
Т.2: Внепечная обработка жидкого чугуна / Д.А.Дюдкин, В.В.Кисиленко. - М.: Теплотехник, 2008. - 400 с.

4. Дюдкин, Д. А. Производство стали [Текст] / Д.А. Дюдкин.
Т.1: Процессы выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки стали / Д.А. Дюдкин, В.В. Кисиленко. -М: Теплотехник, 2008. - 528 с.

5. Дюдкин, Д. А. Производство стали [Текст] / Д.А. Дюдкин.
Т.4: Непрерывная разливка металла / Д.А. Дюдкин, В.В. Кисиленко, А.Н.Смирнов. - М.: Теплотехник, 2009. - 528 с.

6. Петелин А.Л., Михалина Е.С. Термодинамика и кинетика металлургических процессов - МИСиС, Москва, 2005, 92 с. http: //www.iqlib.ru/

7. Людаговский А.В.Современные методы металлургического производства РГОТУПС, Москва, 2005, 42 с. http: //www.iqlib.ru/

 

Приложения

Таблица 1. Параметры взаимодействия первого порядка е ·100 в железе при 1873 К

 

элемент i	элемент j
Al	B	C	Ca	Co	Cr	Cu	H	Mn	Mo	N	Nb
Al	4, 5	-	9, 1	-4, 7	-	-	-		-	-	-5, 8	-
B	-	3, 8		-	-	-	-		-	-	7, 4	-
C	4, 3			-9, 7	0, 76	-2, 4	1, 6		-1, 2	-0, 83		-6
Ca	-7, 2	-	-34	(-0, 2)	-	-	-	-	-	-	-	-
Co	-	-	2, 1	-	0, 22	-2, 2	-	-14	-	-	3, 2	-
Cr	-	-	-12	-	-1, 9	-0, 03	1, 6	-33	-	0, 18	-19	-
Cu	-	-	6, 6	-	-	1, 8	2, 3	-24	-	-	2, 6	-
H	1, 3			-	0, 18	-0, 22	0, 05		-0, 14	0, 22	-	-0, 23
Mn	-	-	-7	-	-	-	-	-31		-	-9, 1	-
Mo	-	-	-9, 7	-	-	0, 03	-	-20	-	-	-10	-
N	-2, 8	9, 4		-	1, 1	-4, 7	0, 9	-	-2	-1, 1		-6
Nb	-	-	-49	-	-	-	-	-61	-	-	-42	(0)
Ni	-	-	4, 2	-6, 7	-	-0, 03	-	-25	-	-	2, 8	-
O	-390	-260	-45	-	0, 8	-4	-1, 3	-310	-2, 1	0, 35	5, 7	-14
P	-	-		-	-	-3	2, 4			-	9, 4	-
Pb	2, 1	-	6, 6	-			-2, 8	-	-2, 3		-	-
S	3, 5			-	0, 26	-1, 1	-0, 84		-2, 6	0, 27		-1, 3
Si	5, 8			-6, 7	-	-0, 03	1, 4		0, 2	-		-
Sn	-	-		-	-	1, 5	-		-	-	2, 7	-
Ta	-	-	-37	-	-	-	-	-440	-	-	-47	-
Ti	-	-	-	-	-	5, 5	-	-110	-	-	-180	-
V	-	-	-34	-	-	-	-	-59	-	-	-35	-
W	-	-	-15	-	-	-	-	8, 8	-	-	-7, 2	-
Zr	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-410	-

 

Таблица 2. Параметры взаимодействия первого порядка е ·100 в железе при 1873 К

 

элемент i	элемент j
Ni	O	P	Pb	S	Si	Sn	Ta	Ti	V	W	Zr
Al	-	-660	-	0, 65		0, 56	-	-	-	-	-	-
B	-	-180	-	-	4, 8	7, 8	-	-	-	-	-	-
C	1, 2	-34	5, 1	0, 79	4, 6		4, 1	-2, 1	-	-7, 7	-0, 56	-
Ca	-4, 4	-	-	-	-	-9, 7	-	-	-	-	-	-
Co	-	1, 8	-	0, 3	0, 11	-	-	-	-	-	-	-
Cr	0, 02	-14	-5, 3	0, 83	-2	-0, 43	0, 9	-	5, 9	-	-	-
Cu	-	-6, 5	4, 4	-0, 56	-2, 1	2, 7	-	-	-	-	-	-
H		-19	1, 1	-	0, 8	2, 7	0, 53	-2	-1, 9	-0, 74	0, 48	-
Mn	-	-8, 3	-0, 35	-0, 29	-4, 8		-	-	-	-	-	-
Mo	-	-0, 07	-	0, 23	-0, 05	-	-	-	-	-	-	-
N			4, 5	-	0, 7	4, 7	0, 7	-3, 2	-53	-9, 3	-0, 15	-63
Nb	-	-83	-	-	-4, 7	-	-	-	-	-	-	-
Ni	0, 09		-0, 35	-0, 23	-0, 37	0, 57	-	-	-	-	-	-
O	0, 6	-20		-	-13, 3	-13, 1	-1, 11	-	-60	-30	0, 85	-300
P	0, 02		6, 2	1, 1	2, 8		1, 3	-	-	-	-	-
Pb	-1, 9	-	4, 8	-	-32	4, 8	5, 7	-	-	-		-
S		-27		-4, 6	-2, 8	6, 3	-0, 44	-0, 02	-7, 2	1, 6	0, 97	-5, 2
Si	0, 5	-23			5, 6		1, 7	-	-	2, 5	-	-
Sn	-	-11	3, 6	3, 5	-2, 8	5, 7	0, 16	-	-	-	-	-
Ta	-	-	-	-	-2, 1	-	-	-	-	-	-	-
Ti	-	-180	-	-	-11	-	-	-	1, 3	-	-	-
V	-	-97	-	-	-2, 8	4, 2	-	-	-	1, 5	-	-
W	-	5, 2	-	0, 05	3, 5	-	-	-	-	-	-	-
Zr	-	-	-	-	-16	-	-	-	-	-	-	-

 

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Популярное:

1. В других организациях один раз в три года проводятся объектовые тренировки (ОТ) продолжительностью до восьми часов.
2. Влияние конфигурации отливок на кинетику и продолжение затвердевания.
3. Влияние перегрева металла при заливке на кинетику и продолжительность затвердевания.
4. Возможности собственной эволюции ADSL: от доступа к Интернет к предоставлению полного набора сетевых услуг
5. Вопрос 2. Какова нормальная продолжительность рабочего времени в течение недели (общее положение)?
6. Временное нарушение функций органов и систем продолжительностью свыше 3-х недель (более 21 дня).
7. Выполнение полного резервного копирования базы данных
8. Высота отчуждения травостоя, продолжительность пастбищного периода по зонам, продолжительность интервалов между циклами стравливания,
9. ГЛАВА 4. ОЩУЩЕНИЕ ПРИСТАЛЬНОГО ВЗГЛЯДА
10. Глава шестая. Анализ полного акта мышления
11. Доводы запрещающих читать Коран без полного омовения.
12. Какая должна быть, как правило, длительность приложения полного испытательного напряжения для изолирующих средств защиты до 1000 В и для изоляции из эластичных материалов и фарфора?