Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 7 ТЕХНОЛОГИЯ – температура воды на входе в систему охлажде- ния: 5 ° С; – объемный расход воды в системе охлаждения: регулируемый (30…50 см 3 /с); – начальная температура центральной области кристаллизатора (значение температуры в точке 1, рис. 2, а ): регулируемая (630…710 ° С). Регулируемыми (управляемыми) параметрами физического моделирования процесса получения металлоизделия на УГЛДМ являются номиналь- ное давление в системе охлаждения кристаллизато- ра, связанное с объемным расходом воды в системе охлаждения, и начальная температура центральной области кристаллизатора, которые отражают основ- ные тепловые параметры процесса. Для определения взаимного влияния указанных технологических па- раметров на продолжительность рабочего прогрева кристаллизатора был реализован полный факторный эксперимент типа 2 х для двух независимых перемен- ных, в качестве которых были выбраны начальная температура центральной области кристаллизатора ( Т ц = 630…710 ° С) и номинальное давление в си- стеме охлаждения ( Р = 0,005…0,02 МПа). Откликом являлась максимальная продолжительность вырав- нивания температур по высоте боковой стенки в се- чениях, параллельных поперечной плоскости симме- трии кристаллизатора, вблизи рабочей поверхности боковой стенки (точки 2 и 3, 4 и 5, 7 и 8, 9 и 10, 12 и 13, 14 и 15, 17 и 18, рис. 2, а ). Границы варьиро- вания независимыми факторами (максимальные и минимальные значения), а также значения фикси- рованных факторов принимали исходя из условий устойчивости технологического процесса. Режимы технологического процесса представлены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 Режимы технологического процесса Номер режима Начальная температура центральной области кристаллизатора ( Т ц ), ° С Номинальное давление в системе охлаждения ( Р ), МПа 1 630 0,005 2 710 0,005 3 630 0,02 4 710 0,02 2. Результаты исследований Значения отклика получали из анализа данных изменения температур в соответствующих точках после этапа предварительного прогрева и запол- нения кристаллизатора расплавом (табл. 2). После обработки результатов эксперимента методом наи- меньших квадратов получены уравнение регрес- сии и поверхность отклика (рис. 3), описывающие продолжительность рабочего прогрева кристалли- затора: τ = − × + × × ц 28,3 495,3 0,735 Р Р Т . (4) Т а б л и ц а 2 Продолжительность выравнивания температур по сечениям вблизи рабочей поверхности боковой стенки Режим Продолжительность выравнивания температур по сечениям, с 2–3 4–5 7–8 9–10 12–13 14–15 17–18 1 10 10 15 20 25 25 25 2 15 20 25 35 35 35 35 3 10 15 25 25 30 30 30 4 20 30 35 35 40 40 40 Полученное уравнение регрессии адекватно опи- сывает процесс продолжительности рабочего про- грева кристаллизатора, поскольку гипотеза об адек- ватности уравнения регрессии экспериментальным данным подтвердилась ( F расч ≤ F табл , 1,86 < 18,5), все коэффициенты уравнений регрессии статистически значимы ( t расч ≤ t табл ; 1,54 < 12,71 и 1,64 < 12,71). Относительная ошибка аппроксимации составляет δ = 7,34 %, множественный коэффициент корреляции R 2 = 0,89 при доверительной вероятности 0,95. Рис. 3. Поверхность отклика, описывающая продолжительность рабочего прогрева кристаллизатора На рис. 4 представлены кривые изменения тем- пературы в области I (в точках 2 и 3). Точкой отсчета процесса является момент заполнения кристаллиза- тора УГЛДМ расплавом. На начальном этапе (первые пять секунд) происходит заполнение кристаллизатора расплавом и начинается процесс выравнивания темпе- ратур по высоте боковой стенки вблизи ее рабочей по- верхности. На десятой секунде происходит стабили- зация температур в нижней и верхней точках боковой