Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ЖИДКОТЕКУЧЕСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

 

Жидкотекучесть является литейным свойством металлического расплава. Обычные (физические и химические) свойства металла определяются однозначно; к ним, например, относятся - плотность, электропроводность, вязкость, поверхностное натяжение т.п. Литейные свойства расплава являются сложными; они характеризуют поведение металла при формировании отливки. Одним из литейных свойств металла является его жидкотекучесть, которая определяется комплексом свойств самого металла (температурой заливки в форму, перегревом над линией ликвидус, плотностью, поверхностным натяжением, теплоемкостью, теплотой плавления и т.д.), а также свойств формы (ее температурой, способностью охлаждать расплав с определенной скоростью и т.п.). есть два вида технологических проб для определения жидкотекучести, в первом определяется длина заполнения канала определенного сечения протекающим расплавом, а во втором - способность металла заполнить узкое сечение. К первому типу проб относятся, например, спиральная проба, а ко второму - шариковая или клиновая. В первых пробах определяется жидкотекучесть кристаллизующегося расплава, а во вторых пробах - некристаллизующегося расплава. В первых пробах доля твердого металла в жидком j, при которой наступает нулевая жидкотекучесть, меняется в широких пределах от 0,05 до 0,95.

Задача 6. Жидкотекучесть металла в канале спиральной формы может быть выражена уравнением

, (5)

где А - постоянная величина (для стали А=0,39×10-3; для чугуна А=0,70×10-3 при сечении спирали 50 мм2);

r - плотность стали, кг/м3;

с - теплоемкость стали, Дж/кг×град;

tз - температура заливки расплава в форму, оС;

tл - температура ликвидуса расплава, оС;

tм= ;

tф - температура формы, оС;

L - скрытая теплота кристаллизации, Дж/кг;

j - доля твердой фазы, которая вызывает прекращение текучести металла.

По приведенной выше формуле найти жидкотекучесть металла l, мм.

Таблица 6

Многовариантные задания к задаче 6

для расчета жидкотекучести металла по спиральной пробе

Ва-

Температура, оС

   r, С, L×103, j
ри- tз tл tф   кг/м3 Дж Дж/кг  
ант           кг×град    
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 1640 1520 20 ст. 7000 750 220 0,20
2 1200 1150 60 чуг. 6800 760 225 0,30
3 1620 1510 100 ст. 7030 780 230 0,22
4 1220 1160 140 чуг. 6850 790 235 0,31
5 1600 1500 180 ст. 7060 800 240 0,24
6 1240 1170 220 чуг. 6900 810 245 0,32
7 1610 1490 260 ст. 7090 820 250 0,26

Окончание табл. 6

1 2 3 4 5 6 7 8 9
8 1260 1180 300 чуг. 6950 830 255 0,33
9 1620 1480 340 ст. 7120 840 260 0,28
10 1280 1190 380 чуг. 7000 850 265 0,34
11 1610 1470 420 ст. 7150 755 270 0,21
12 1300 1200 460 чуг. 7050 765 220 0,35
13 1590 1460 500 ст. 7180 775 225 0,23
14 1320 1210 30 чуг. 7100 785 230 0,36
15 1600 1450 70 ст. 7210 795 235 0,25
16 1340 1220 110 чуг. 6820 805 240  0,37
17 1610 1515 150 ст. 7240 815 245 0,27
18 1360 1230 190 чуг. 6870 825 250 0,38
19 1620 1505 230 ст. 7270 835 255 0,29
20 1370 1240 270 чуг. 6920 845 260 0,39
21 1615 1495 310 ст. 7310 855 265 0,22
22 1390 1250 350 чуг. 6970 760 270 0,31
23 1610 1485 390 ст. 7040 790 220 0,24
24 1410 1260 440 чуг. 7020 820 225 0,32
25 1605 1475 490 ст. 7080 850 230 0,26
26 1440 1280 40 чуг. 7070 770 235 0,33
27 1600 1465 80 ст. 7120 790 240 0,28
28 1470 1300 120 чуг. 6830 810 245 0,34
29 1600 1455 160 ст. 7160 830 250 0,21
30 1510 1310 200 чуг. 6880 850 255 0,35

Пример решения варианта 1

По формуле (5) жидкотекучесть металла

 =

мм.

Ответ: 234 мм.

 

РАЗЛИВОЧНЫЕ КОВШИ

 

В литейных цехах применяются поворотные ковши (барабанные, конические, чайниковые) стопорные ковши. В поворотных ковшах скорость разливки металла легко регулируется степенью поворота ковша. В стопорных ковшах скорость истечения расплава трудно регулировать. Она определяется диаметром отверстия стакана, гидростатическим напором и другими постоянными величинами. В основе расчетов скорости истечения металла, v, м/с, из стопорного ковша лежит уравнение

, (6)

где H - гидростатический напор (уровень) металла в ковше, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

m - безразмерный коэффициент, который носит название коэффициента расхода (m<1).

Задача 7. Определить расход металла W, кг/с, из стопорного ковша по формуле

, (7)

где m - коэффициент расхода металла;

bр - коэффициент размытия отверстия ковша расплавленным металлом;

F - площадь отверстия ковша, через которое разливается металл, м2;

(Примечание. В условиях задачи приведен диаметр отверстия d, м);

r - плотность жидкой стали, принята 7100 кг/м3;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м2/с;

H - высота напора металла в ковше, м.

Таблица 7

Многовариантные задания к задаче 7

по определению расхода металла из стопорного ковша

Ва-ри- ант d, м H, м m bр Ва-ри- ант d, м H, м m bр
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 0,030 0,4 0,82 1,20 16 0,070 1,25 0,75 1,05
2 0,035 1,7 0,81 1,18 17 0,030 1,0 0,82 1,20
3 0,040 0,3 0,80 1,16 18 0,035 0,9 0,81 1,18
4 0,045 0,75 0,79 1,14 19 0,040 1,12 0,80 1,16
5 0,050 0,45 0,78 1,12 20 0,045 1,4 0,79 1,14

Окончание табл. 7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6 0,055 2,3 0,77 1,10 21 0,050 1,15 0,78 1,12
7 0,060 0,355 0,76 1,08 22 0,055 1,25 0,77 1,10
8 0,070 0,560 0,75 1,05 23 0,060 1,65 0,76 1,08
9 0,030 0,5 0,82 1,20 24 0,070 1,8 0,75 1,05
10 0,035 1,25 0,81 1,18 25 0,030 1,6 0,82 1,20
11 0,040 0,65 0,80 1,16 26 0,035 0,5 0,81 1,18
12 0,045 1,06 0,79 1,14 27 0,040 1,4 0,80 1,16
13 0,050 0,71 0,78 1,12 28 0,045 1,8 0,79 1,14
14 0,055 1,8 0,77 1,10 29 0,050 1,6 0,78 1,12
15 0,060 1,15 0,76 1,08 30 0,055 0,71 0,77 1,10

Пример решения варианта 1

Из формулы (7):

= 0,82 × ×0,0302 × 7100 × 1,20 × =

= 0,82 × 0,79 × 7100 ×9×10-4× 1,2 × = 0,652 × 7100 × 10,8×10-4 × 2,81= =4660 × 30,4×10-4= =14 кг/с.

Ответ: 14 кг/с.

Задача 8. Для разливки металла из стопорного ковша по известному значению одной из следующих трех величин: - начальный (верхний) уровень металла в ковше, м;  - конечный (нижний) уровень металла в ковше, м и - средний уровень металла в ковше, вычислить значение двух остальных величин. В расчетах воспользоваться следующей системой двух уравнений с тремя величинами - , , :

, (8)
,   (9)

где D - диаметр сталеразливочного ковша, м;

V - объем разлитого металла, м3;

G - масса разлитого металла, кг;

7000 - плотность жидкой стали, кг/м3.

Таблица 8

Многовариантные задания к задаче 8

по вычислению уровней металла в стопорном ковше

Ва-ри- ант

Уровень металла в ковше, м

   G, кг   D, м Ва-ри- ант

Уровень металла в ковше, м

   G, кг   D, м
           
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1,2 - 1460 0,93 16 - 0,9 28240 2,16
2 - 1,0 2510 1,23 17 2,0 - 28650 2,37
3 1,4 - 5780 1,45 18 - 1,0 61100 2,72
4 - 0,7 12330 1,6 19 1,0 - 2610 1,09
5 1,7 - 15060 1,74 20 - 0,5 6970 1,34
6 - 0,6 28060 1,97 21 1,4 - 11420 1,51
7 2,1 - 29000 2,19 22 - 0,6 17900 1,72
8 - 1,2 34140 2,26 23 1,5 - 10610 1,96
9 2,7 - 67450 2,75 24 - 0,7 29700 2,12
10 - 0,6 1750 0,89 25 2,2 - 40000 2,27
11 1,1 - 2170 1,15 26 - 0,9 55070 2,67
12 - 0,6 7370 1,38 27 1,8 - 25530 1,96
13 1,5 - 11870 1,54 28 - 1,0 20160 2,14
14 - 0,7 16500 1,74 29 2,1 - 39300 2,16
15 1,7 - 19330 1,97 30 - 0,8 49000 2,59

 

Пример решения варианта 1.

а) определяем уровень из уравнения (8):

;

1,2 - =

 

=1,2 - 0,208 × 1,5 = 1,2 - 0,312 = 0,888 м;

б) из уравнения (9) находим средний гидростатический напор металла

м.

Ответ: =0,888 м; =1,02 м.

 

 

ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ

 

Литниковая система - это система резервуаров и каналов, по которым расплав подводится в полость литейной формы. Чем больше площадь сечения каналов литниковой системы, тем больше скорость заливки расплава в форму, и тем больше масса литниковой системы. т.е. меньше выход годного литья. Существует оптимальная скорость заливки расплава в форму, при которой качество отливки получается хорошим. Время заливки расплава в форму t рассчитывается по узкому месту литниковой системы Fуз. По формуле К.А.Соболева-Г.М.Дубицкого оптимальное время заливки расплава в форму вычисляется по формуле

, (10)

где G - масса залитого в форму металла, кг;

d - преобладающая толщина стенки отливки, мм;

А- эмпирический коэффициент.

 

Характер движения расплава в форме определяется безразмерным критерием Рейнольдса

(11)

где v - скорость потока расплава в канале литниковой системы, см/с;

d - диаметр литникового канала, см;

n - кинематическая вязкость расплава, см2/с.

 

При значении Re > 3500 для жидкой стали характер течения расплава турбулентный; при Re < 3500 - течение ламинарное. Это значение Re называют критическим и обозначают Reкр. Как показывает опыт, течение жидких металлов по каналом литниковой системы всегда турбулентное.

Одна из важных задач литниковой системы - задержание шлака. Чаще всего шлак задерживают в шлакоуловителе. В тех случаях, когда по конструкции и размерам опоки и отливки в форме нельзя сделать длинного шлакоуловителя, шлак пытаются задержать в заполненном стояке. Чем больше диаметр стояка, тем больше вероятность задержания в нем шлака.

 

 

Задача 9. При заливке жидкой стали вычислить по заданным в условиях задачи величинам:

а) продолжительность заливки формы;

б) скорость течения расплава в форме в узком сечении, кг/с или см/с;

в) число Рейнольдса и определить, во сколько раз оно больше значения Reкр=3500.

 

Таблица 9.

Многовариантные задания к задаче 9 для определения

характеристик заливки жидкого расплава в форму

Ва-ри- ант G, кг d, мм А F, см2 r, г/см3 n×10-3, см2/с
1 2 3 4 5 6 7
1 400 20 0,9 25 6,9 6
2 500 50 0,75 30 6,95 7
3 700 10 1,05 45 7,0 8
4 900 60 0,80 30 7,05 9
5 2000 40 0,95 55 7,10 10
6 3000 60 0,85 80 7,15 11
7 7000 25 1,05 90 7,20 12
8 9000 70 0,85 120 7,25 6
9 200 10 1,10 20 7,30 7
10 300 40 0,90 10 6,90 8
11 600 20 1,10 18 6,95 9
12 800 50 0,95 32 7,00 10
13 1500 10 1,20 27 7,05 11
14 3500 25 1,10 40 7,10 12
15 8000 20 1,30 80 7,15 6
16 10000 40 1,15 110 7,20 7
17 100 12 1,25 11 7,25 8
18 200 20 1,10 18 7,30 9
19 650 20 1,20 17 6,90 10
20 850 60 1,05 42 6,95 11
21 3500 12 1,45 75 7,00 12
22 4500 25 1,30 80 7,05 6
23 12000 30 1,40 95 7,10 7
24 14000 50 1,25 80 7,15 8
25 150 10 1,35 16 7,20 9

Окончание табл. 9

1 2 3 4 5 6 7
26 250 20 1,20 18 7,25 10
27 650 25 1,30 22 7,30 11
28 950 45 1,20 27 6,90 12
29 2000 40 1,30 52 7,10 6
30 4000 70 1,25 65 7,30 7

 

Пример решения варианта 1

 

а) по формуле (10) определяем время заливки расплава в форму

с;

б) скорость течения расплава в форме в узком сечении, кг/с:

кг/с;

в) скорость течения расплава в форме в узком сечении, см/с;

см/с;

г) по площади сечения литникового канала F, см2, находим его диаметр

; или см;

д) вычисляем число Рейнольдса

;

е) отношение чисел: Re/Reкр= 120000/3500=34,2;

 

Ответы: t =18 с; W =22,2 кг/с; v =128 см/с; Re = 120000; Re/Re = 34,2.

 

 

Задача 10. Как показал Б.В.Рабинович, при заливке чугуна в форму для задержания шлака диаметр заполненного стояка d должен удовлетворять условию

,     (12)

где d - диаметр стояка, см;

W - скорость заливки расплава в форму, кг/с;

h - высота стояка, см;

t - время заливки расплава в форму, с;

Vш - скорость всплывания шлаковых частиц в металле, см/с;

r - плотность металла, г/см3.

 

По заданным величинам в условиях задачи вычислить минимальный диаметр заполненного стояка, необходимый для задержания шлака.

Примечание. Скорость всплывания шлака, см/с, в расплаве по заданным величинам вычислить по формуле

, (13)

где g - ускорение силы тяжести, см/с2;

l - диаметр шлаковых частиц, см;

rм, rш - плотность металла и шлака соответственно, г/см3.

 

Таблица 10

Многовариантные задания к задаче 10 для расчета

минимального диаметра незаполненного стояка

Ва-ри-ант W, кг/с t, с h, см , г/см3 , г/см3 l, см
1 2 3 4 5 6 7
1 22,2 18 30 6,8 5,0 0,10
2 22,7 22 32 6,9 4,9 0,11
3 35,0 20,1 34 7,0 4,8 0,12
4 29,5 34 36 7,1 4,7 0,13
5 48,9 41 38 7,2 4,6 0,14
6 62,6 48 40 7,3 4,5 0,15
7 119,0 59 42 6,8 4,3 0,16
8 123,0 73 44 6,9 4,2 0,17
9 14,3 14 46 7,0 4,1 0,18
10 14,4 20,7 48 7,1 4,0 0,19
11 23,7 25,3 50 7,2 3,9 0,20
12 24,6 32,5 52 7,3 3,8 0,11
13 50,6 29,7 54 6,8 3,7 0,14
14 71,5 49 56 6,9 3,6 0,17
15 114,0 70,5 58 7,0 3,5 0,20
16 118,0 85 60 7,1 3,4 0,12
17 35,0 28,6 62 7,2 3,3 0,16
18 11,4 17,5 64 7,3 3,2 0,18

Окончание табл. 10

1 2 3 4 5 6 7
19 23,0 28,2 66 6,8 3,1 0,19
20 14,3 36,2 68 6,9 3,0 0,14
21 70,0 50,5 70 7,0 2,9 0,18
22 72,0 63,0 72 7,1 2,8 0,13
23 121,0 99,5 74 7,2 2,7 0,17
24 128,0 110 76 7,3 2,6 0,15
25 11,1 13,5 78 6,8 2,5 0,19
26 12,2 20,5 80 6,9 2,4 0,11
27 26,0 32,7 82 7,0 2,3 0,17
28 21,1 42,0 84 7,1 2,2 0,12
29 35,7 56 86 7,2 2,1 0,16
30 49,0 82 88 7,3 2,0 0,10

 

Пример решения варианта 1

 

а) по формуле (13) определяем скорость всплывания шлаковых частиц в металле

= = см/с;

б) по формуле (12) находим выражение

см/с;

в) по формуле (12) находим минимальный диаметр стояка

см.

 

Ответы: Скорость всплывания шлаковых частиц vш = 7,52 см/с; диаметр стояка d ³ 23,4 см.

 




⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒






Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 274.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...