Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях падения объемов производства литых заготовок традиционные технологические процессы оказались нерентабельными из-за низкого выхода годного металла, больших энергетических и трудовых затрат.
В нашей стране и за рубежом получение полых заготовок из сплошных осуществляется на автоматических станках в результате их прошивки. Заготовки подвергаются дополнительным трудоемким операциям: обжим, ковка, прошивка. При получении полых трубных заготовок на установках МНЛЗ толщина стенки имеет ограниченную толщину, накладываются ограничения на скорость разливки. Заготовки, полученные центробежным литьем, имеют цилиндрическую форму и ограниченную длину.
Указанные недостатки устраняются в технологическом процессе получения полых заготовок с применением литейно-ковочного модуля (ЛКМ), разработанного в Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН д.т.н., профессором Одиноковым В.И.
Как показали многочисленные исследования, проводимые Одиноковым В.И, и Стуловым В.В. технология получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок (НЛДПЗ) на ЛКМ имеет ряд недостатков, которые сдерживают её внедрение в производство. Основными недостатками разработанных способов получения НЛДПЗ является неравномерный рост корочки на парных стенках кристаллизатора, что приводит к растрескиванию металла и смещению отверстия относительно центра заготовки. Кроме этого, отсутствие результатов физического моделирования работы кристаллизатора затрудняет разработку технологии получения полых заготовок.
Увеличение выхода годных НЛДПЗ и снижение их себестоимости зависит от технологии производства полых заготовок и достигается разработкой новых способов и устройств для их получения.
Целью работы является исследование процессов и разработка устройств для получения НЛДПЗ в условиях наложения непрерывной деформации на жидкий и кристаллизующийся металл. Поиск управления качеством, выходом годного и размерно-геометрической НЛДПЗ.
Для достижения этой цели в работе решаются следующие задачи:
разработка способа и устройств для непрерывной разливки металлов с целью получения полых заготовок;
отработка на опытно-промышленной установке литейно-ковочного модуля основных режимных и технолого-конструктивных параметров разливки пластичного металла, формирования заготовки, сопровождающейся деформацией корочки;
установление оптимальных параметров разливки стаїіі0(. национальная
БИБЛИОТЕКА С. Петербург
- выработка рекомендации по снижению уровня дефектности в заготовках.
Методы исследования. Для решения перечисленных задач применяются методы теории подобия и теплопередачи. Научная новтна работы.
-
Разработаны способы получения НЛДПЗ.
-
Обоснованы и предложены конструктивные разновидности устройств, используемые при получении НЛДПЗ.
-
Установлены оптимальные параметры разливки металлов, обеспечивающие получение качественной поверхности полых заготовок.
-
Экспериментально изучен теплообмен в кристаллизаторе при непрерывной разливке с деформацией металла.
5) Выполнено физическое моделирование процесса формирования
НЛДПЗ.
6) Исследованы пути управления качеством НЛДПЗ.
Практическая ценность работы. Предложены к промышленному
освоению технологически и конструктивно обоснованные способы получения полых заготовок.
Разработаны и предложены рациональные технологические и конструктивные параметры кристаллизатора н установки.
Приведены зависимости для определения степени деформации полой заготовки от конструктивных параметров кристаллизатора и параметров режимов разливки, определены параметров режима разливки стали.
Реализация результатов работы. Представленный в работе цикл исследований был выполнен в рамках включенных в Государственную программу фундаментальных исследований Российской академии наук темы: «Исследование процесса деформации корочки на литейно-ковочном модуле (ЛКМ). Оптимизация параметров и совершенствование конструкции ЛКМ» Комсомольск-на-Амуре, 1997-2001 гг.
Результаты исследований внедрены в Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН при отработке технологических процессов получения полых заготовок.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной молодежной научной конференции XXVII Гагарннскне чтения (Москва, МАТИ, 2001), Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2001), ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов Комсо мол ьского-на- Амуре государствен ного технического университета (Комсомольск-на-Амуре, 2001-2002, 4 доклада), Российско-китайском симпозиуме «Проблемы коммерциализации научно-технических разработок» (Владивосток, президиум ДВО РАН, 2001).
Личный вклад автора. Автор самостоятельно выбрал методику исследований, принимал непосредственное участие в экспериментальных исследованиях, обработке и анализе результатов исследований.
Основные научные положення. Автором защищаются следующие основные научные положения:
способы получения непрерывнолнтых полых деформированных заготовок и устройства установки литейко-ковочного модуля;
результаты моделирования на свинце получения непрерывнолнтых деформированных профильных и полых стальных заготовок на опытно-промышленной установке;
результаты тепловой работы стенок кристаллизатора и теплообмена металла в процессе получения заготовок;
результаты исследования качества полых деформированных заготовок;
экспериментальные данные затвердевания непрерывнолнтых полых заготовок;
результаты опытно-промышленных исследований получения деформированных полых заготовок из труднодеформируемого свинцово-сурьмянистого сплава.
Достоверность основных научных положений по работе обеспечивается результатами разливок металлов и согласованием результатов с современными представлениями о процессах теплообмена в кристаллизаторе и затвердевания заготовок.
Публикация. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них два патента на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, изложенных на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 4] рисунок, 7 фотографий, 13 таблиц. Список использованных источников включает 116 наименований
СТРУКТУРА РАБОТЫ
