Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Моделирование слитка с использованием различных программных комплексов. Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Разливка стали и
.pdf
Результаты моделирования, такие как: температура, доля жидкой фазы
скорость течения расплава давление в расплаве, доля усадочных дефектов выводятся на каждом временном шаге.
Вывод образа отливки (как и полей функций, характеризующих ее
состояние) производится в виде изометрического изображения (3D) и в
произвольном плоском сечении (2D), в цветовой гамме, соответствующей
установленной шкале. Функции вращения и масштабирования дополняют
возможности просмотра. Для получения более детальной информации можно
считать численное значение поля (температура, доля жидкой фазы, скорость,
доля дефектов и пр.) в произвольной точке расчетной области.
Рис. 16. Интерфейс рабочего стола модуля «Полная задача»
Важно: в каждом отдельном модуле процессы тепломассопереноса
описываются замкнутой динамической системой уравнений, основанных на
законах сохранения энергии, импульса, массы, уравнениями состояния
многокомпонентных сплавов, которые решаются на прямоугольной сетке
методом Control Volume (CV) с автоматическим выбором шага
интегрирования по времени, что позволяет получить ряд преимуществ,
21
начиная от экономии памяти компьютера и заканчивая порядком
аппроксимации самой модели.
В процессе компьютерного моделирования разливки стали в
изложницы возможны следующие варианты интерактивных исследований,
которые назначаются преподавателем:
1) постановка и решение «гидродинамической» задачи: характеристика
формируемых потоков расплава, поведение шлаковых частиц (заворот корки,
плена, неметаллические включения);
2) постановка и решение «тепловой» задачи: скорость кристаллизации и
охлаждения слитка, формирование усадочной раковины в теле слитка,
прогноз пористости структуры (трещины, величина и форма усадочной
раковины, подкорковые пузыри, центральная микропористость и ликвация
элементов).
Ниже представлены результаты моделирования процесса разливки
низкоуглеродистой спокойной стали сверху на сортовой слиток (рис. 17, 18).
Важно. Все результаты расчетов представлены в виде 2D- или 3D-модели
слитка с нанесением «полей изолиний», которые характеризуют изменение
интересующего параметра процесса во времени.
Рис. 17. Результаты расчетов: слева – исходная сеточная модель, в центре –
при заполнении на 10% жидкой сталью, справа – при полном затвердевании
тела слитка
22
Рис. 18. Результаты расчетов: слева – распределение шлаковых частиц,
в центре – градиент температур при заполнении на 10% жидкой сталью,
справа – распределение поля давлений при заполнении слитка на 75%
Далее представлены результаты моделирования процесса заполнения
приемной камеры промежуточного ковша МНЛЗ низкоуглеродистой
спокойной сталью при рассмотрении разреза 3D-модели вдоль оси XZ (рис.
19).
Рис. 19. Результаты расчетов: слева – сеточная модель при заполнении на
30% жидкой сталью, в центре – градиент температур при заполнении на 30%
жидкой сталью, справа – поле распределения температуры
23
Для более полного и всестороннего осмысления происходящих с
объектом моделирования процессов иногда удобней все-таки рассматривать
не поле результатов в каком-либо конкретном сечении, а всю 3D-модель
целиком (рис. 20, 21).
Рис. 20. Результаты расчетов полей скорости потоков расплава при
заполнении приемной камеры на 30% жидкой сталью
Рис. 21. Результаты расчетов градиентов температуры (разрез YZ)
24
Варианты с исходными данными для расчетов работы берутся из
практических работ № 1 «Расчет и обоснование параметров стального
слитка» и № 2 «Расчёт и обоснование параметров разливки стали»
согласно индивидуальному варианту, или выдаются преподавателем
индивидуально каждому студенту, исходя из целесообразности решения
определенной группы задач.
Общие требования к содержанию отчетов по лабораторным
работам
1. Номер, название и цель работы (формулируется самостоятельно).
2. Краткое описание сущности работы, используемых методик расчета,
построения, компьютерного моделирования.
3. Если работа содержит расчеты по стандартным формулам, то
сначала записывается формула в общем виде, затем после знака «равно» (=)
указываются численные значения параметров уравнения.
4. Письменное оформление выводов по работе (факультативно).
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите способы разливки стали в промышленности. В чем их
преимущества и недостатки?
2. Назовите требования к геометрическим размерам и массе сортовых и
листовых слитков.
3. Какие параметры разливки вы знаете? В чем их влияние на качество
слитков и производительность разливочного участка (отделения)?
4. Перечислите этапы построения 3D-модели в САПР «Компас 3D».
Какие основные булевы операции применяются?
5. Назовите основные типы документов в САПР «Компас 3D V10
(-14)». С какими из них приходится работать для получения модели и
чертежа слитка?
25
Общие требования техники безопасности при выполнении
лабораторных работ
Все лабораторные и практические работы осуществляются с
использованием персональных компьютеров со специализированным
программным обеспечением.
При работе с персональным компьютером на пользователей могут
оказывать неблагоприятное воздействие следующие опасные и вредные
факторы:
1) повышенный уровень электромагнитных излучений;
2) повышенный уровень ионизирующих излучений;
3) повышенный уровень статического электричества;
4) повышенная напряженность электростатического поля;
5) повышенная или пониженная ионизация воздуха;
6) повышенная яркость света;
7) прямая и отраженная блесткость;
8) повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание
которой может произойти через тело человека;
9) статические перегрузки костно-мышечного аппарата и
динамические локальные перегрузки мышц кистей рук;
10) перенапряжение зрительного анализатора;
11) умственное перенапряжение;
12) эмоциональные перегрузки;
13) монотонность труда.
Клавиатуру необходимо располагать на поверхности стола таким
образом, чтобы пространство перед клавиатурой было достаточным для
опоры рук пользователя (на расстоянии не менее чем 300 мм от края,
обращенного к пользователю). Для исключения воздействия повышенных
уровней электромагнитных излучений расстояние между экраном монитора и
26
пользователем должно составлять не менее 500 мм. Рабочий стул (кресло)
должен быть устойчивым.
Перед началом работы с персональным компьютером пользователь
обязан:
1) проветрить рабочее помещение;
2) проверить устойчивость положения оборудования на рабочем столе;
3) проверить отсутствие видимых повреждений оборудования, дисков
в дисководе системного блока;
4) проверить исправность и целостность питающих и соединительных
кабелей, разъемов и штепсельных соединений, защитного заземления
(зануления);
5) проверить исправность мебели.
6) соблюдать оптимальное расстояние от экрана монитора до глаз.
7) содержать в порядке и чистоте свое рабочее место;
8) при необходимости включить оборудование компьютера в
электрическую сеть, соблюдая следующую последовательность:
стабилизатор напряжения (если он используется), блок бесперебойного
питания, периферийные устройства (принтер, монитор, сканер и другие
устройства), затем – системный блок.
Запрещается приступать к работе на персональном компьютере:
1) при выраженном «дрожании» изображения на мониторе;
2) при обнаружении неисправностей оборудования;
3) при наличии поврежденных кабелей или проводов, разъемов,
штепсельных соединений;
4) при отсутствии или неисправности защитного заземления
(зануления) оборудования;
особо строго запрещается:
5) при включенном питании прикасаться к панелям с разъемами
оборудования, разъемами питающих и соединительных кабелей, экрану
монитора;
27
6) загромождать верхние панели оборудования, рабочее место
бумагами, посторонними предметами;
7) производить переключение, отключение питания во время
выполнения активной задачи;
8) допускать попадание влаги на поверхность оборудования;
9) включать сильно охлажденное (принесенное с улицы в зимнее
время) оборудование;
10) производить самостоятельно вскрытие и ремонт оборудования;
11) вытирать пыль на включенном оборудовании;
12) допускать нахождение вблизи оборудования посторонних лиц.
В аварийных (экстремальных) ситуациях при повреждении
оборудования, кабелей, проводов, неисправности заземления, появлении
запаха гари, возникновении необычного шума и других неисправностях
необходимо немедленно отключить электропитание оборудования и
сообщить о случившемся преподавателю и/или иному сотруднику кафедры.
По окончании работы пользователь обязан:
1) корректно закрыть все активные задачи;
2) при наличии дисков в дисководе извлечь ее;
3) выключить питание системного блока;
4) выключить питание всех периферийных устройств;
5) отключить блок бесперебойного питания;
6) отключить стабилизатор напряжения (если он используется);
7) отключить питающий кабель от сети;
8) осмотреть и привести в порядок рабочее место;
9) о неисправности оборудования и других замечаниях по работе с
компьютером сообщить преподавателю и/или иному сотруднику кафедры;
10) при необходимости вымыть с мылом руки.
28
Библиографический список
1. Бигеев, А.М. Металлургия стали / А.М. Бигеев. – М.: Металлургия,
1987. – 237 с.
2. Шварцмайер, В. Непрерывная разливка / В. Шварцмайер, пер. с
нем.. - М., 1962 – 257 с.
3. Byrne, C. Mechanical soft reduction in billet casting / C. Byrne,
C. Tercelli // Steel Times Int. - 2002. - N.10. – P.17-19.
4. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия,
1986. – 458 с.
5. Einfluss der Kokillenoszillation auf die Oberflächenqualität von
Stranggussbrammen / Schürmann, C. [et al.] // Stahl und Eisen. – 1986. - Vol. 106.
S. 1196-1201.
6. Simulation of transverse crack formation on continuously cast peritectic
medium carbon steels slabs / M Suzuki [et al.] // Steel Research. – 1999. - № 70. -
Р. 412-419.
29
Моделирование слитка с использованием различных программных
комплексов
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам № 1 «Построение 3D-модели слитка в САПР
«Компас 3D» и № 2 «Моделирование разливки стали в изложницу»
по дисциплинам: «Разливка стали и кристаллизация слитка»,
«Разливка стали»
Шипельников Алексей Александрович
Роготовский Александр Николаевич
Кравченко Татьяна Викторовна
Редактор М.Ю. Болгова
Подписано в печать 25.11.2013. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Ризография. Печ. л. 1,9. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета.
Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.
398600 Липецк, ул. Московская, 30.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]