Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы Установка фильтрации расплава алюминия производительностью от 20 до 45 тонн в час с комбинированным нагревом

Содержание

Введение

Объект исследования – установка фильтрации расплава алюминия производительностью от 20 до 45 тонн в час с комбинированным нагревом. В результате математического моделирования были определены тепловые поля в камере фильтрации, в частности при конвективной теплопередаче в момент прогрева пенокерамического фильтра и радиационном нагреве камеры фильтрации с расплавом алюминия. В экономической части диссертации просчитана экономическая оценка выполненного проекта установки фильтрации расплава алюминия с комбинированным нагревом.

1. Актуальность темы

Алюминий и его сплавы (например, алюминиевые литейные сплавы) применяют во многих отраслях промышленности. В первую очередь, алюминий и его сплавы применяются в авиационной и автомобильной отраслях промышленности. Довольно широко применяют алюминий также и в других отраслях промышленности: в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении, промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности и т.д.

Высокое качество металла во многом определяется низкой концентрацией неметаллических включений. Одним из наиболее эффективных методов снижения количества неметаллических включений является очистка расплава пористыми фильтрами.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью магистерской диссертации является разработка компактного фильтр-бокса с пенокерамическим фильтром и комбинированным нагревом, который используется в составе плавильно-литейного агрегата для механической очистки расплава алюминия от неметаллических включений для повышения качества алюминиевого сплава, эффективного как в режиме предварительного нагрева, так и в режиме литья.

Растущее использование алюминиевых сплавов для изготовления сложных изделий – таких, как детали самолетов, требует чрезвычайно низкой концентрации загрязнений в жидком металле. Чаще всего твердые включения представляют собой оксидные шарики в сплавах и оксидные пленки. Размер дисперсных включений составляет несколько микрон (мкм), а толщина оксидных пленок может достигать нескольких миллиметров [2]. Твердые включения размером порядка нескольких микрон не дают возможности достигать высокого качества обработки поверхности, а также производить детали небольшой толщины для работы в режиме высоких скоростей деформации. Следовательно, нужны эффективные методы очистки расплавленного металла, удовлетворяющие современным стандартам качества, особенно в связи с ростом использования вторичного алюминия.

Основные задачи исследования:

  1. Изучение возможных методов фильтрации расплава алюминия от неметаллических включений.
  2. Разработка математической модели теплового поля и поля скоростей конвективного нагрева установки фильтрации расплава алюминия.
  3. Проектирование установки фильтрации на безе пенокерамического фильтра.

Методы исследования. Математическое моделирование тепловых полей и поля скоростей конвективного нагрева установки фильтрации осуществляется с применением метода конечных объемов (МКО). Для реализации моделей на основе вышеуказанного метода применялась комбинация CAE систем: ANSYS Mechanical ADPL и ANSYS CFX.

Научная новизна: разработка математической модели расчета тепловых полей и поля скоростей фильтр-бокса на этапе предварительного прогрева камеры фильтрации и ПКФ конвективными нагревателями. Впервые получено тепловое поле в камере фильтрации при комбинированном нагреве самой камеры, и установленного в ней ПКФ.

    Практическая значимость работы:
  1. Разработана система комбинированного нагрева (конвективного на этапе разогрева пенокерамического фильтра с бетонным картриджем и радиационного на этапе протока расплава).
  2. Повышена безопасность для обслуживающего персонала, более эргономична и удобна в эксплуатации.
  3. Традиционная байпасная схема фильтрации меняется на более компактную проходную, что существенно сокращает габариты установки.

Выводы

Выполнен обзор технологий, обеспечивающих достижение жидкого состояния заготовок из Ti и титановых сплавов для последующего литья, в результате которого выявлены основные недостатки существующих технологических решений, и наглядно продемонстрирована перспективность технологии с использованием индукционного нагрева без применения вакуума или защитной атмосферы.

Список источников

  1. Ильин, А.А. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник / А.А. Ильин, Б.А. Колачёв, И.С. Полькин. – М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. – 520 с.
  2. Колачёв, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов / Б.А. Колачёв, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: МСИС, 2005. – 432 с.
  3. Гармата, В.А. Титан. / Петрунько А.Н., Галицкий Н.В., Олесов Ю.Г., Сандлер Р.А. // М.: «Металлургия», 1983. – 559 с.
  4. Еременко, В.Н. Титан и его сплавы / В.Н. Еременко. – Киев: Изд-во АН УССР, 1960. – 497 с.
  5. Андреев, А.Л. Плавка и литье титановых сплавов / А.Л. Андреев, Н.Ф. Аношкин. – М.: «Металлургия», 1978. – 379 с.
  6. Шульга, А.В. Вакуумная индукционная плавка: Учебное пособие / А.В. Шульга. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 64 с..