Реферат за темою випускної роботи
Вступ
Титан набуває все більшого значення для різних областей науки і техніки та розширюється спектр областей його застосування. Виплавка титану можлива тільки методами спеціальної електрометалургії, що означає високу собівартість і складний технологічний процес. Основним процесом для виплавки титану є вакуумно-дугового переплав (ВДП), який є дорогим і недостатньо технологічно гнучким. Цей факт викликає необхідність розробки альтернативних процесів. Одним з перспективних варіантів може виявитися електрошлаковий переплав (ЕШП) під кальцийсодержащими флюсами, так званий камерний електрошлаковий переплав (КЕШП).
1. Актуальність теми
Однією з ключових особливостей КЕШП є наявність поряд з тепловиділенням в шлакової ванні - додаткового джерела тепла у вигляді електричних дуг. Шлак має хороші рафінуючі властивості. Метою моєї роботи є порівняння процесів тепловиділення при ВДП і КЕШП процесах. Для цього потрібно визначити розподіл виділення енергії між дугою і енергією що виділяється в шлакової ванні і спробувати пояснити, за рахунок чого відбувається збільшення швидкості переплаву при додаванні Ca в жужільну ванну (навіть якщо немає дуги, а швидкість більше).
2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
Для цього була написана комп'ютерна програма моделює жужільну ванну у вигляді набору резисторів. Жужільна ванна ділиться на осередки за допомогою циліндричної системи координат, при цьому кожна клітинка може мати власні електричними і тепловими параметрами. При цьому для спрощення моделювання представляємо модель в двомірному вигляді. Для цього робимо припущення, що жужільна ванна по всьому об'єму має однакову і постійну електропровідність. Ток буде текти по шляху найменшого опору, тобто від торця електрода до металевої ванні. Токоподвода до стінок кристалізатора не буде через що є діелектриком шлакового гарнісажу.
Малюнок 1 - Електрична схема заміщення шлакової ванни
Програма дозволяє розрахувати поля потенціалів і струм через жужільну ванну, в залежності від прикладеної напруги, заданих геометричних параметрів ванни, питомого опору шлаку і заглиблення електроду. Ключовим параметром є значення питомого опору шлаку. Для перевірки працездатності програми вирішили заміряти напругу і силу струму при різних значеннях заглиблення електроду на фізичній моделі, для подальшого визначення питомої опору. Потім зробити розрахунок тих же величин в нашій програмі і порівняти результати.
3. Експеримент
Були зібрані дві моделі: для визначення питомого опору води і фізична модель шлакової ванни. У скляні ємності набирали дистильовану воду. У першому випадку електрод і металеву ванну представляли дві оцинковані пластинки з припаяними проводами, що підводять електричний струм. Перша модель представляє собою високу скляну колбу, «електрод» пересувається по вертикалі і фіксується на необхідній висоті до нижньої пластини (h межелетродное). У другому випадку: металева вання моделюється платівкою, а електрод - титановий електрод d = 41 мм, поміщені в широку d = 98 мм прозору скляну ємність. Обидві моделі наведено на рис.1. Торець електроду моделюється плоским, так як ця форма більше відповідає формі торця при КЕШП. В обох випадках показання знімалися мультиметром. Розраховане на першій моделі значення питомого опору води підставлялося в математичну модель. З заданими вихідними даними проводили розрахунок у програмі dU i dI. Варто зазначити що отримані за результатами розрахунків дані збігаються з виміряними значеннями. Результати наведені на рис. 2., Де показана залежність зміни величини сили струму від заглиблення електроду. Розбіжність значень, можна визнати несуттєвими і визнати модель працездатною. Похибки могли з'явиться при знятті значень з моделей, значення на мультиметри незначно коливалися.
Малюнок 2 - Установки для фізичного моделювання
Висновки
Видно, що значення струму переплаву, розраховані за допомогою математичної моделі, добре узгоджуються з результатами фізичного моделювання, а великі відхилення спостерігаються лише при великому заглибленні. Таким чином, запропонована модель може використовуватися для розрахунку струму переплаву в залежності від параметрів шлакової ванни. Надалі планується удосконалення програми для більш точної відповідності процесам відбувається під час плавки. А також проведення порівняння і технічних параметрів процесів ВДП і КЕШП, для обгрунтування конкурентоспроможності КЕШП при виплавці відповідальних марок титану.
Малюнок 3 - Результати моделювання
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: січень 2013 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.
Список джерел
- Гармата В. А., Петрунько А. Н., Галицкий Н. В., Олесов Ю. Г. Сандлер Р. А. Титан. - М.: Металлургия. 1983. - 559 с.
- Резниченко В. А., Ковнеристый Ю. К., Кудрявцев Ю. Н. Комплексные технологии получения титанатов, титана, новых метериалов и полуфабрикатов. – Титан-2005 в СНГ. К: Наукова думка. 2005.
- Троянский А. А., Рябцев А. Д. О работах Донецкого национального технического университета (ДонНТУ) по электрошлаковой выплавке и рафинированию титана. – Титан-2006 в СНГ. К: Наукова думка. 2006.
- Червоный И. Ф., Тэлин В. В., Пожуев В.И., Иващенко В. И., Листопад Д. А. Титан и области его применения. – Титан-2007 в СНГ. К: Наукова думка. 2007.