Технические науки / энергетика

Іванов В.І., Нестеренко Т.М., Скачков В.О., Мосейко Ю.В.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ перенесення ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ВОГНЕТРИВІВ

(Повідомлення I)

Запорізька державна інженерна академія

Технологічні переділи «пресування напівфабрикату» та «випалення виробів у тунельній печі» є найбільш відповідальними операціями під час виробництва вогнетривких виробів. Для випуску даної продукції високої якості необхідно забезпечити прогнозування розподілу щільності вогнетривкої маси у напівфабрикаті під час пресування, а також розподілу концентрації маси мінералогічних компонентів, що утворюються за перерізом вогнетривкого виробу під час випалювання. Це дозволить здійснити технічно грамотне проведення технологічних процесів пресування та випалювання, що гарантують конкурентоспроможність одержаної вогнетривкої продукції на світовому ринку.

У роботі [1] з позицій термодинаміки необоротних процесів та аналізу рушійних сил перенесення у дисперсних системах під час їх обробки тиском запропоновано енергодинамічну модель такого процесу. Модель розглядає процес пресування вогнетривких порошків як перенесення енергії та маси матеріалу до просторової області заданої форми і кінцевих розмірів для одержання напівфабрикату із заданою середньою (за перерізом) щільністю.

Процеси перенесення енергії та маси вогнетривкого порошку під час пресування є нестаціонарними й необоротними, що дозволяє описувати локальні змінювання тиску та щільності за товщиною напівфабрикату (z) за часом диференційними рівняннями Умова:

div ; (1)

div , (2)

де P_z - тиск, Па; t - тривалість ущільнення, с; L_pp, L_mp - кінетичні коефіцієнти за бародифузійним перенесенням тиску та маси порошку, що ущільнюють, у прес-формі відповідно.

За декартовою системою координат рівняння (1) має вигляд:

ар , (3)

де а_р - коефіцієнт потенціалопровідності вогнетривкого порошку в прес-формі.

Шляхом моделювання пресовок прямокутної форми «пластинами», що мають товщину 2d за необмеженими розмірами щодо довжини та ширини, одержують відносно прості вирішення рівняння (3). При цьому вплив стінок пресс-форми на перенесення енергії до заданої просторової області враховують у значеннях коефіцієнта а_р, величину якого визначають експериментально за відповідними межовими умовами.

Для експериментального дослідження закономірностей процесу ущільнення вогнетривких порошків і визначення значень коефіцієнта а_р розроблено ряд установок, що забезпечують реєстрацію режимів пресування на діючих пресах з гідравлічним та електрогідравлічним приводом шляхом записування тиску в гідросистемі і на рухомому пуансоні, а також лінійних переміщень матриці під час протікання даного процесу.

Результати експериментів щодо вивчення полів тиску та концентрації вогнетривкої маси у прес-формі під час ущільнення на гідравлічних пресах ПСУ-500 [2] і П-907 [3] з одностороннім надаванням тиску до поверхні пресовки підтвердили адекватність запропонованої енергодинамічної моделі даного процесу. Одержано кількісну оцінку стабільності режимних параметрів роботи гідравлічних пресів типу ДАО цеху магнезійних виробів ВАТ «Запоріжвогнетрив» і запропоновано контроль процесу формування напівфабрикату вогнетривких виробів щодо змінювання загального тиску в головному циліндрі пресу за допомогою стандартної вимірювальної та реєструючої апаратури [4].

З метою комплексного та синхронного відображення процесів перенесення, що відбуваються під час обробки вогнетривких порошків тиском, здійснюють об’єднання енергетичної Р = y(z,t) і масоконцентраційної r = j (z,t) діаграм до єдиної номограмної системи перенесення енергій та маси. При цьому поєднання окремих секторів номограми дозволяє одержати не тільки масоконцентраційну діаграму процесу ущільнення, яка характеризує змінювання щільності оброблюваного вогнетривкого матеріалу щодо просторово-часових координат, але й розглянути динаміку змінювань тиску та щільності за товщиною дисперсної системи за цикл ущільнення, тобто прогнозувати результати технологічного процесу.

Література:

1. Харченко И.Г. Феноменологическая теория энерго- и массо-переноса при .обработке дисперсных материалов давлением // Металлургия и коксохимия. - 1975. - Вып. 45. - С. 36-39.

2. Харченко И.Г., Матвиенко Я.Т., Иванов В.И. Установка для тензометрических исследований процесса прессования // Порошковая металлургия. - 1975. - № 1. - С. 34-38.

3. Харченко И.Г., Иванов В.И., Старун В.Р. и др. Исследования динамики процесса прессования на гидравлическом прессе П-907 // Огнеупоры. - 1983. - № 12. - С. 34-38.

4. Харченко И.Г., Кобеза И.И., Иванов В.И. и др. Использование энергосиловых параметров гидравлических прессов для контроля процесса формования сырца огнеупорных изделий // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1998. - № 4 (189). - С. 76-79.