Шлакоулавливание в литниковых системах.

 

В жидком металле при его выплавке неизбежно возникают окислы, которые находятся в расплаве и при неудачной технологии могут попасть в тело отливки.

Fe _ж = 7000 ;

Al _ж = 2500-2600 ;

Mg _ж = 2200-2300 ;

Fe₂O_{3 ж} = 2500-3500 ;

Al₂O_{3 ж} = 2250-2350 ;

MgO _ж = 2400-3000 ;

Рассмотрим поведение шлаковых частиц:

где - скорость относительно движения частицы.

 

- формула Стокса.

Знак скорости совпадает со знаком . Легкие частицы всплывают, тяжелые тонут. Скорость всплывания обратно пропорциональна вязкости расплава и пропорциональна квадрату радиуса частицы. Частицы очень малого радиуса имеют малую скорость и практически взвешены в объеме расплава.

r_ш < 1 мм – скорость достаточно мала и не обеспечивает всплывание частиц.

r_ш > 1 мм – развиваемая скорость становиться достаточно большой и приводит к турбулентному обтеканию частиц жидкостью и формула стокса не может применятся.

В условиях турбулентного обтекания:

; С- коэффициент сопротивления, зависящий от числа Re.

- площадь проекции частицы на направление перпендикулярно потоку.

; ;

; ;

Степень влияния на скорость существенно меньше, таким образом всплывание частиц затруднено. Вязкость прямо не влияет, только косвенно через коэффициент сопротивления. Изменение вязкости расплава не оказывает существенного влияния на скорость всплывания.

 

 

Радиус частицы влияет на скорость в степени 0.5, то есть достаточно слабо. Турбулентный режим выравнивает скорость всплывания частиц разного радиуса.

- скорость всплывания в неподвижной жидкости.

Результирующая скорость частицы будет зависеть от соотношения и .

> - частица увлекается потоком, и в стояке не может происходить отделение шлака от металла.

< - частица тормозится потоком, но продолжает всплывание, а отделение шлака от металла происходит в стояке.

 

Рассмотрим поведение шлаковой частицы в горизонтальном канале:

обусловлена перепадом давления по диаметру частицы вызванным градиентом скорости потока. Эта сила действует в направлении к оси потока, как в верхней части, так и в нижней части потока. имеет нулевую величину на оси потока и максимальную у стенки.

- пульсационная сила, вызванная турбулентными пульсациями скорости и давления в потоке.

- не скомпенсированные поперечные скорости пульсации.

Величина максимальная у стенок, они направлены к оси потока. В результате частица у основания потока и в верхней части испытывает силы, которые ее ориентируют от стенок и называются: взвешивающие- в нижней части потока; утапливающие- в верхней.

 

На частицу в горизонтальном канале действует сила Архимеда, которая зависит от разности плотности и размера частиц, направленная вертикально вверх, а также утапливающая сила в верхней части канала, направленная к оси потока и уменьшающаяся в направлении к оси. Если сила Архимеда не значительна, то частица под влиянием утапливающей силы оказывается на оси потока и увлекается им в полость формы. Если сила Архимеда много больше утапливающей силы, то она прижимает частицу к потолку канала, где под влиянием продольной составляющей скорости потока, частица перемещается в направлении потока. В ламинарном потоке продольная составляющая равна нулю, а частица неподвижно фиксируется на потолке. В промежуточном случае частица оказывается между осью и потолком на уровне нейтрали, где эти силы равны между собой, и под влиянием скорости потока устремляются в полость формы. Если учесть все эти силы и решить задачу о шлакоулавливании, то получим диаграмму:

Расчет показывает что, частицы большого диаметра с малой плотностью при малой скорости потока улавливаются горизонтальным каналом.

Частицы малого размера при скорости потока 0, 3-0, 5 м/с увлекаются им же.

 

Прямой проточный шлакоуловитель.

 

 

Чем больше скорость металла и меньше размер частицы, тем больше должна быть протяженность шлакоуловителя для улавливания частицы. Такие шлакоуловители удовлетворительно работают при скорости потока 0, 3-0, 4 м/с.

 

Для улавливания тонких частиц ( < 1 мм) применяется центробежный шлакоуловитель.

Центробежные шлакоуловители позволяют улавливать частицы до 0, 1 мм;

Для эффективного улавливания частиц необходимо чтобы скорость металла была ниже некоторой критической величины.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Возникновение самоорганизации в неравновесных системах. Понятие обратных связей
2. Дидактические игры в педагогических системах. Виды дидактических игр
3. Координация выбора в различных хозяйственных системах.
4. Методы вывода и поиска решений в продукционных системах.
5. Молекулярные основы жизни. Особенности атома углерода, биополимеров, воды; хиральность молекул живого; целостность живых систем. Уникальные свойства воды и ее роль в живых системах.
6. Общая схема и основные реакции конъюгации в живых системах. Ферменты, катализирующие эти реакции.
7. Описание основных процессов поведения ксенобиотиков в экосистемах. Роль адсорбции и перемещения.
8. Понятие о навигационно-информационных компьютерных системах.
9. Понятие о сенсорных системах.
10. Порядок и хаос в больших системах. Понятие фрактала
11. Превращения энергии в экосистемах.