Файл: Чернявский И.Я. Износоустойчивые металлошлаковые трубы.pdf

Диаграммы, отражающие зависимость степени крис­ таллизации от времени выдержки, изображены па рис. 8. Полученная зависимость дала возможность оценить 1] (ср), которая графически изображена на рис. 9.

Рис. 7. Изменение вязкости мелнлита во времени при 1410 (в) и 1420°С (б)

/ — при нагреве; 2 — при охлаждении

Как видно (рис. 8), закономерность роста объема твердой фазы во времени для различных температур близка по характеру. Наблюдается одинаковая тенден-

По данным М. П. Воларовича [33], для титанистого

ратурном интервале вязкость доменных шлаков (реаль­ ных и синтетических) достигала 10°—ІО13 н-сек/м2, причем температурная зависимость ее выражается, как правило, кривой с минимумом, который соответствует температуре начала кристаллизации из стекла гпск.

г,

«tc/cn*

Аналогичную зависимость мы нашли и для медного шлака Балхашского ГМК [45]: прослеживается полная характеристика rj(£°) вплоть до температур явно жидко­ го состояния.

Режим течения жидких шлаков

Для характеристики расчетов, связанных с заполне­ нием литейной полости шлаковым расплавом, большое значение имеет режим движения и связь его с гидравли­ ческими и местными сопротивлениями. Как известно, ме­ рой режима потока любой жидкости является критерий Рейнольдса Re, который находится из выражения

Трудность определения Re шлаковых расплавов за­ ключалась в определении скорости потока ѵ, так как вопросы гидродинамики жидких шлаков исследованы, к сожалению, очень слабо. Для нахождения ѵ шлаково­ го расплава нами был предложен новый способ [46]; сущность его заключается в том, что шлак в жидком состоянии, являясь проводником второго рода, протекая по каналу заданного сечения, замыкает поочередно се­

рию контактов, расположен­ ных па одинаковых расстоя­ ниях друг от друга, и тем са­ мым последовательно выво­ дит одно за другим сопро­ тивления из цепи шлейфа осциллографа. При очеред­ ном выводе сопротивления из цепи скачкообразно воз­ растает сила тока, что фик­ сируется осциллографом; по­ лучается серия ступенчатых линий, ордината которых от­ ражает величину силы тока, а абсцисса — время прохож­ дения шлакового расплава между сопротивлениями. Зная таким образом время прохождения расплава и расстояние между контак­

тами, нетрудно подсчитать скорость его на каждом участке. Особенность измерения скорости движения шла­ кового расплава заключалась еще в том, что выводы контактов должны были находиться в ядре вязко-плас­ тичного потока, в котором поле скоростей по сечению постоянно.

Вязкость измеряли в диапазоне изменения темпера­ тур, соответствующему условиям прохождения шлаково­ го расплава по каналу исследуемой металлической фор­ мы, плотность — методом максимального давления в га­ зовом пузыре, который будет разобран ниже.

Даже в начале движения потока (у входа в канал) число Рейнольдса исследуемых шлаков значительно

меньше ReKp (на 2—3 порядка), что говорит о ярко вы­ раженном ламинарном течении шлаковых расплавов. На большем расстоянии от начала входа это значение еще меньше. Нами же показано, что скорость движения ис­ следуемых шлаковых расплавов прогрессивно уменьша­ ется со временем, и ни на одном участке мы не наблю­ даем установившегося движения (рис. 11).

Знание параметров движения расплава позволяет определять потерн за счет гидравлических п местных со­ противлений. Коэффициент гидравлических потерь А при ламинарном потоке не зависит от шероховатости канала и определяется формулой Пуазейля: А = 64 : Re. Коэф­ фициент местных потерь g зависит не только от вида

Жидкотекучесть шлаковых расплавов

Согласно А. А. Горшкову [48], жидкотекучесть — свойство жидкого расплава, способного более или менее совершенно заполнять форму и давать после затверде­ вания на поверхности отливки отпечатки всех рельефов формы. Следовательно, это свойство литейных сплавов проявляется только в процессе заполнения формы.

Жидкотекучесть имеет большое практическое значе­ ние для литья изделий. По данным изменения величины жидкотекучести шлаков в зависимости от температуры можно не только выбирать тепловые режимы заполне­ ния формы, но и косвенно определить степень перегрева расплава. Величина жидкотекучести оказывает влияние на характер брака отливок (усадочные раковины и рых­ лоты) и на оптимальные размеры литниковых систем. Наконец, по величине изменения жидкотекучести от тем­ пературы расплава можно найти оптимальное сотношение между температурой заливки, толщиной стенки и скоростью охлаждения. Таким образом, жидкотекучесть является важным обобщающим показателем при иссле­ довании литейных свойств шлаковых расплавов.

Из работ по определению жидкотекучести шлаков обращают на себя внимание исследования Б. П. Сели-

ванова [49], Я. А. Смоляницкого [50], Серебриера и Штейнберга [51], а также Г. Ф. Тобольского [52]. Кста­ ти, Б. П. Селиванов и Я- А. Смоляницкнй изучали ско­ рее текучесть шлаков, а не жидкотекучесть. Эти два понятия далеко не синонимы, хотя в литературе (напри­ мер, [53] ) они нередко отождествляются.

Текучесть, как известно, является величиной обрат­

ной вязкости ер = —. Таким образом, ф, как и і], является

л

свойством данного расплава, имеющим определенный физический смысл и служит мерой внутреннего трения жидкости. В то же время жидкотекучесть, как это мы выяснили выше, отражает способность шлакового рас­ плава заполнять форму. Поэтому ома не имеет строгого физического смысла и зависит от многих факторов, ко­ торые, как было нами установлено [54], можно условно разбить на три группы:

а) свойства заливаемого расплава (вязкость, плот­ ность, химический состав, поверхностное натяжение, температура начала и конца затвердевания, теплоем­ кость, теплопроводность и т. п.);

б) условия заполнения формы (температура залив­ ки, гидростатический напор струп, температура перегре­ ва и т. п.) ;

в) свойства самой формы (материал, газопроница­ емость, влажность, условия теплообмена между формой и расплавом и др.).

Вследствие сложности расчетно-теоретического опре­ деления (в связи главным образом с отсутствием полной теплофизической и гидродинамической картины явления) жидкотекучесть мы изучали экспериментальным путем с помощью технологической пробы. В данном случае использовали спиральную пробу, так как она хорошо удовлетворяет требованиям, предъявляемым ко всем технологическим формам, обеспечивает чувствитель­ ность, которая характеризуется абсолютной величиной изменения показателей под влиянием изменения какоголибо фактора, компактность и надежность. Жидкотеку­ честь измеряли по длине затекания шлака в канал се­ чением 12X12 мм и диаметром входного отверстия 30 мм, выполненном в металлической форме.