Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, при якому здійснюють підготовку вуглевмісної композиції, що підлягає пресуванню, забезпечують потрібні значення умов однозначності процесу пресування, зокрема початкових та геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо пресування електродних заготовок, до якого або під час якого аналізують процес пресування, складають і розв'язують задачу та обчислюють значення цільової функції, після чого здійснюють її порівняння з потрібним значенням, змінюють умови однозначності й математичним розрахунком встановлюють раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів зазначеного процесу пресування для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому як цільову функцію беруть розподіл температури вуглевмісної композиції в зоні пресування, задачу складають у вигляді системи рівнянь Нав'є-Стокса за визначених умов однозначності та за умови розгляду пресованої вуглевмісної композиції як неньютонівської рідини, поведінка якої описується моделлю Bingham-Papanastasiou, а після порівняння обчисленого значення цільової функції з потрібним значенням, змінюють умови однозначності.

Текст

Дивитися

Реферат: Спосіб екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, при якому здійснюють підготовку вуглевмісної композиції, що підлягає пресуванню, забезпечують потрібні значення умов однозначності процесу пресування, зокрема початкових та геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення. Здійснюють подальше безпосередньо пресування електродних заготовок, до якого або під час якого аналізують процес пресування. Складають і розв'язують задачу та обчислюють значення цільової функції. Здійснюють її порівняння з потрібним значенням, змінюють умови однозначності й математичним розрахунком встановлюють раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів зазначеного процесу пресування для забезпечення потрібного значення цільової функції. Як цільову функцію беруть розподіл температури вуглевмісної композиції в зоні пресування. Задачу складають у вигляді системи рівнянь Нав'є-Стокса за визначених умов однозначності та за умови розгляду пресованої вуглевмісної композиції як неньютонівської рідини, поведінка якої описується моделлю Bingham-Papanastasiou. Після порівняння обчисленого значення цільової функції з потрібним значенням, змінюють умови однозначності. UA 107104 U (12) UA 107104 U UA 107104 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології та обладнання для перероблення твердого вуглевмісного матеріалу і може бути використана в хімічній і металургійній галузях промисловості, зокрема для одержання високоякісних електродних виробів. Одним із важливих етапів технологічного циклу виготовлення вуглеграфітової електродної продукції, на якому закладаються фізичні властивості майбутніх виробів, є формування її заготовок за допомогою екструзії електродної маси крізь мундштук пресового інструмента. Тому розробка конструктивно-технологічних параметрів процесу екструзійного пресування, сукупність яких забезпечує вихід якісної продукції, є вкрай важливою задачею. Відомим аналогом є спосіб екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, за якого зазначені параметри визначають дослідним шляхом (Чалых Е.Ф. Оборудование электродных заводов. - М.: Металлургия, 1990. - С. 209-211). Зрозуміло, що цей спосіб надто затратний для такого виду енергоресурсоємної продукції як електродні заготовки. Більш доцільним є спосіб, який передбачає завчасне визначення раціональних конструктивнотехнологічних параметрів зазначеного процесу за умови мінімізації експериментальних досліджень з наступним їх забезпеченням безпосередньо під час пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, за якого здійснюють підготовку вуглевмісної композиції, що підлягає пресуванню, забезпечують потрібні значення умов однозначності процесу пресування, зокрема початкових та геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо пресування електродних заготовок, до якого або під час якого аналізують процес пресування, складають і розв'язують задачу та обчислюють значення цільової функції, після чого здійснюють її порівняння з потрібним значенням, змінюють умови однозначності й математичним розрахунком встановлюють раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів зазначеного процесу пресування для забезпечення потрібного значення цільової функції [Производство электродной продукции / А.К. Санников, А.Б. Сомов, В.В. Ключников и др. - М.: Металлургия, 1985. -С. 64-67). На відміну від аналога, що розглянуто, зазначений спосіб дає змогу теоретично (з мінімумом експериментально одержаних даних) проводити процес пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції. При цьому під час реалізації способу визначають раціональні конструктивно-технологічні параметри процесу екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції. Проте істотним недоліком цього способу є істотна обмеженість кількості зазначених параметрів (визначаються переважно геометричні параметри). У той же час зазначеним способом майже неможливо визначити технологічні параметри, зокрема температурний і швидкісний режими пресування. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, у якому нова реалізація способу забезпечує підвищення виходу якісної продукції (тобто зменшення виходу бракованої продукції), а також зниження енергетичних, матеріальних і людських ресурсів на проведення складних експериментальних досліджень для забезпечення одержання якісної продукції. Поставлена задача вирішується тим, що в способі екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, за якого здійснюють підготовку вуглевмісної композиції, що підлягає пресуванню, забезпечують потрібні значення умов однозначності процесу пресування, зокрема початкових та геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо пресування електродних заготовок, до якого або під час якого аналізують процес пресування, складають і розв'язують задачу та обчислюють значення цільової функції, після чого здійснюють її порівняння з потрібним значенням, змінюють умови однозначності й математичним розрахунком встановлюють раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів зазначеного процесу пресування для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому як цільову функцію беруть розподіл температури вуглевмісної композиції в зоні пресування, задачу складають у вигляді системи рівнянь Нав'є-Стокса за визначених умов однозначності та за умови розгляду пресованої вуглевмісної композиції як неньютонівської рідини, поведінка якої описується моделлю Bingham-Papanastasiou, а після порівняння обчисленого значення цільової функції з потрібним значенням, змінюють умови однозначності. Як показали проведені дослідження, електродна або коксопекова маса, що використовується для пресування електродних заготовок, за своєю суттю є композиційним матеріалом, який складається з твердого вуглецевого наповнювача і кам'яновугільного або нафтового пеку [Теоретические и экспериментальные исследования теплоэлектрического и механического состояния высокотемпературных агрегатов: моногр. / А. Я. Карвацкий, Е. Н. 1 UA 107104 U 5 10 15 20 Панов, С. В. Кутузов и др. - К.: НТУУ "КПИ", 2012. - 358 с] і яка має фізичні властивості неньютонівської рідини. Тому використання пропонованого способу із зазначеними ознаками дає змогу ефективно й без значних затрат енергетичних, матеріальних і людських ресурсів визначити конструктивно-технологічні параметри процесу екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції, які забезпечують потрібні умови виходу високоякісної продукції. Зокрема за умови розгляду пресованої вуглевмісної композиції як неньютонівської рідини, поведінка якої описується моделлю Bingham-Papanastasiou, була проведена верифікація розробленого способу за даними експериментальних досліджень, яка показала, що різниця між визначеними за допомогою пропонованого способу та експериментальними значеннями температур пресового інструмента не перевищують 4 %. Тобто спосіб дає змогу визначати раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів зазначеного процесу пресування для розробки ефективних регламентів експлуатації пресового інструмента в разі зміни складу вуглевмісної (зокрема коксопекової) суміші та(або) типорозмірів виробів. Приклад. Умовами однозначності процесу є: габаритні розміри заготовки з вуглевмісної композиції: 530×475×3385 мм; геометричні розміри внутрішньої частини пресового інструмента: діаметр західної частини 1900 мм, розміри поперечного перерізу вихідної частини 530×475 мм; довжина західної частини 800 мм; довжина загальна 2200 мм. Система рівнянь Нав'є-Стокса процесу екструзії електродної маси крізь мундштук включає рівняння нерозривності, руху та енергії для ламінарного руху нестисної ідеальної рідини Bingham:   v0    v     v   v    p     ;   t      h    t  vh    eff    : v  q ,    (1) v - вектор швидкості, м/с;  - оператор Гамільтона, м-1;  - густина, кг/м; t - час, с; p де  25 тиск, Па;    - тензор зсувних напружень, відповідно до моделі Bingham, Па; h  c p d  0 масова ентальпія, Дж/кг; . Дж/(кг К);  - абсолютна температура, К; c p - масова ізобарна теплоємність, eff - ефективний коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м-К);  : v - член, що відповідає 3 дисипації механічної енергії, Вт/м ; 30 : - оператор подвійного скалярного добутку; 3 q - об'ємна густина джерел теплоти, що пов'язана із джоулевою теплотою, Вт/м . Тензор зсувних напружень за моделлю Bingham записується у вигляді:         eff  shear   ,    shear ; (2)          0,    shear .  . де  eff - ефективний коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с;  shear - границя плинності матеріалу, Па; 35 -1 деформації, с ;       1  :  - другий інваріант від  , Па. 2 1 1     :  - другий інваріант від  , c-1;  = v+v - швидкість 2 2 1    2 Модель Bingham (2) передбачає співіснування двох областей (пластичної і твердої), що спричинює значні обчислювальні труднощі під час її програмної реалізації. Для подолання цієї проблеми Papanastasiou [Papanasta-siou Т. С. Flow of materials with yield // J. Rheology. - 1987. 2 UA 107104 U Vol. 31-P. 385-404] запропонував регуляризацію рівняння напружено-деформованого стану потоку в'язко-пластичного матеріалу за допомогою введення експоненціального множника в рівняння (2)     eff    5  shear  1  exp m    , (3)    де m - експоненціальний множник, с Співвідношення (3) дістало назву рівняння Bingham-Papanastasiou. Рівняння (3) є справедливим для всіх значень 10  і дає близькі результати до ідеальної рідини Bingham за значень m100 і забезпечує кращу наближеність до реальних даних в'язко-пластичних матеріалів при m

Додаткова інформація

Автори англійською

Karvatskyy Anton Yanovych, Leleka Sergiy Volodymyrovych, Mokulyonok Igor Olegovych, Lazarev Taras Valeriyovych, Tyshchenko Olena Sergiivna

Автори російською

Карвацкий Антон Янович, Лелека Сергей Владимирович, Микулёнок Игорь Олегович, Лазарев Тарас Валериевич, Тищенко Елена Сергеевна

МПК / Мітки

МПК: B30B 11/26, G06F 17/12

Мітки: екструзійного, композиції, заготовок, вуглевмісної, пресування, електродних, спосіб

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/6-107104-sposib-ekstruzijjnogo-presuvannya-elektrodnikh-zagotovok-z-vuglevmisno-kompozici.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб екструзійного пресування електродних заготовок з вуглевмісної композиції</a>

Подібні патенти