Моделирование охлаждения кокиля с сердечником
Лукин В.А., Стулов В.В.,
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,
г. Комсомольск-на-Амуре, Россия
Simulation of the cooling die with the core. Test procedure, a description of the design cooling tube, the test results.
Методика испытаний (измерений)
Заправленная теплоносителем пробка предварительно помещается в нагретую до кипения воду (tв = 99 0С) или другую греющую среду (олово с tо = 230 0С).
Охлаждение стальной трубки как естественное, так и принудительное вентилятором с подачей в поток воздуха распыливаемой воды.
После предварительных испытаний охлаждаемая пробка помещается в кокиль.
В процессе испытаний охлаждаемой пробки осуществляется контроль температуры по высоте наружной охлаждаемой поверхности трубки с помощью бесконтактного термометра СЕМ ДТ 8812 с погрешностью измерения ± 2 %. Измерения осуществляются в 3-х точках (в начале трубки, середине и конце).
Описание конструкции охлаждаемой пробки
Трубка изготавливается из стали с толщиной стенки δ2 = 4∙10-3м. Длина трубки L = 0,3 м, диаметр наружный dn = 32∙10-3м. На наружной охлаждаемой поверхности трубки равномерно по всей её длине изготавливается нарезка глубиной h = 1∙10-3м и шириной 1∙10-3м.
Результаты испытаний
В табл. 1 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при различной температуре горячей воды и установившемся процессе.
Таблица 1
Результаты испытаний пробки при её разогреве в горячей воде
| Т0С воды | Температура наружной поверхности трубки tт, 0С | ||
| низ | середина | верх | |
| 94,5 | 66,5 |
Из табл. 1 видно, что при температуре воды tв = 94,5 – 99 0С температура наружной поверхности трубки на всей её длине равняется tт = 65 – 74 0С. Отклонение температуры между верхней и нижней частью трубки не превышает ∆tт = 7 – 9 0С.
Перепад температур ∆t = 26 – 30 0С между температурой горячей воды и стенкой трубки определяется термическим сопротивлением стальной стенки полой пробки и трубки.
В табл. 2 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при разогреве её в олове (при уровне заливки олова h = 50∙10-3м).
Таблица 2
Результаты испытаний пробки при её разогреве в олове
| Т0С олова | Температура наружной поверхности трубки tт, 0С | ||
| низ | середина | верх | |
Из табл.2 по сравнению с табл. 1видно, что с увеличением температуры греющей среды увеличивается расхождение температуры по длине наружной поверхности трубки ∆tт = 30 – 33 0С по сравнению с ∆tт = 7 – 9 0С (по табл. 1).
В табл. 3 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при разогреве её в алюминии в собранном кокиле при скорости воздуха 2-3 м/с и распыливании воды. Измерения проводились через 2-3 минуты после неполной заливки алюминия в кокиль.
Таблица 3
Результаты испытаний пробки при её разогреве в алюминии и охлаждении трубки водо-воздушной смесью
| Т0С алюминия | Температура наружной поверхности охлаждаемой трубки пробки tт, 0С | ||
| низ | середина | верх | |
| Через t = 4-5 после заливки | |||
В табл. 4 приведены результаты измерений наружной поверхности охлаждаемой стальной трубки после дополнительной заливки алюминия в кокиль и разогретой пробке.
Таблица 4
Результаты испытаний пробки при её разогреве в алюминии и охлаждении трубки водо-воздушной смесью
| Т0С алюминия | Температура наружной поверхности охлаждаемой трубки пробки tт, 0С | |
| низ | середина | верх |
| Перед дополнительной заливкой алюминия | ||
| Перед дополнительной заливкой алюминия | ||
| Через t = 5 после заливки | ||
Из табл. 3 и 4 видно, что охлаждение наружной поверхности трубки водо-воздушной смесью приводит к существенному уменьшению её температуры и выравниванию температуры по её длине.