Расчет технологических параметров непрерывной разливки стали (стр. 2 из 5)
Обязательным условием получения плотной осевой зоны непрерывно-литой заготовки является соблюдение соотношения:
где Lм – металлургическая длина МНЛЗ (расстояние по оси заготовки от уровня
жидкого металла в кристаллизаторе до последнего поддерживающего
ролика), м; в соответствии с исходными данными составляет 28 м.
Поэтому необходима проверка соблюдения этого условия при разливке с максимальной скоростью вытягивания.
При рабочей скорости вытягивания заготовки:
т.е. соответствует требуемым условиям;при максимальной скорости вытягивания:
т.е. соответствует требуемым условиям.4. Скорость разливки и диаметр каналов сталеразливочных стаканов
Определение рабочей скорости вытягивания заготовки и диапазона допустимых ее значений позволяет рассчитать рабочую скорость разливки и возможный диапазон ее изменения. Зависимость между скоростью вытягивания заготовки и соответствующей ей скоростью разливки (для одного ручья) описывается формулой:
,где q – скорость разливки, т/мин;
– плотность затвердевшей стали в конце зоны вторичного охлаждения,(7,5 т/м3);
– скорость вытягивания заготовки, м/мин.Рабочая скорость разливки qр и ее предельные значения qмин и qмакс вычисляются по данной формуле при подстановке в нее соответствующих скорости вытягивания заготовки
, 
и 
.Получим:
Диаметры каналов стаканов в сталеразливочном и промежуточном ковшах вычисляются с использование формулы:
,т.е.
,где Кр – коэффициент скорости разливки, т/(мин∙мм2∙м0,5);
d – диаметр канала стакана, мм;
h – высота слоя жидкого металла в ковше, м.
Расчет диаметров каналов стаканов и в сталеразливочном, и в промежуточном ковшах ведется на максимальную скорость разливки, причем при расчете диаметра канала стакана сталеразливочного ковша необходимо учитывать подачу жидкого металла одновременно в несколько кристаллизаторов. Принимаем при расчете диаметра канала для сталеразливочного ковша Кр = 1,2∙10-3 т/(мин∙мм2∙м0,5) и h = 0,7 м, а для промежуточного ковша Кр = 1,1∙10-3 т/(мин∙мм2∙м0,5) и h = 0,7 м.
Тогда:
мм, принимаем 105 мм; 
мм, принимаем 55 мм.5. Параметры настройки кристаллизатора и системы вторичногоохлаждения
В задании указаны те размеры поперечного сечения непрерывнолитой заготовки, которые она должна иметь на выходе из МНЛЗ. Кристаллизующаяся заготовка имеет несколько большие размеры поперечного сечения, которые постепенно уменьшаются по мере ее охлаждения. Поэтому поддерживающая система МНЛЗ настраивается так, чтобы расстояние между противоположными стенками кристаллизатора и противоположными роликами системы вторичного охлаждения монотонно уменьшалось в направлении движения заготовки. Обычно ширина и толщина поперечного сечения заготовки в верхней части кристаллизатора превышает заданные размеры на 2…3 и 4…5%, а в нижней части – на 1…2 и 3…4% соответственно. Расстояние между опорными поверхностями противоположных роликов системы вторичного охлаждения уменьшаются линейно.
Расчет параметров настройки МНЛЗ заключается в определении расстояний между противоположными стенками вверху и внизу кристаллизатора и между противоположными роликами на входе и выходе каждой зоны системы вторичного охлаждения.
Расстояние между противоположными стенками вверху кристаллизатора:
A0 = (1,04…1,05)∙A;
B0 = (1,02…1,03)∙B.
Расстояние между противоположными стенками внизу кристаллизатора:
A1 = (1,03…1,04)∙A;
B1 = (1,01…1,02)∙B,
где А, В-толщина и ширина отливаемой заготовки, мм.
Получим:
А0 = 1,04∙250 = 260 мм;
В0 = 1,02∙1300 = 1326 мм;
А1 = 1,03∙250 = 257,5 мм;
В1 = 1,01∙1300 = 1313 мм.
Найдем, на сколько изменится толщина заготовки от низа кристаллизатора до конца зоны вторичного охлаждения:
ΔА = А1 – А = 257,5 – 250 = 7,5 мм.
Общая длина зоны вторичного охлаждения:
l = 281 + 900 + 1446 + 3042 + 3841 + 3972 + 4680 = 18162 мм.
Рассчитаем сужение расстояния между противоположными опорными поверхностями в конце первой секции зоны вторичного охлаждения.
Длина зоны составляет 281 мм, составляем пропорцию:
,тогда:
мм.Расстояние между противоположными опорными поверхностями в конце первой секции зоны вторичного охлаждения:
A2 = A1 – ΔA = 257,5 – 0,12 = 257,4 мм.
Расстояние между противоположными опорными поверхностями для остальных секций зоны вторичного охлаждения рассчитываются аналогично.
Результаты расчетов представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Результаты расчетов параметров настройки МНЛЗ
| Номер зоны | Расстояние между противоположными опорными поверхностями на входе в зону, мм | Расстояние между противоположными опорными поверхностями на выходе из зоны, мм |
| Кристаллизатор | 260 | 257,5 |
| 1 зона | 257,5 | 257,4 |
| 2 зона | 257,4 | 257,0 |
| 3 зона | 257,0 | 256,4 |
| 4 зона | 256,4 | 255,1 |
| 5 зона | 255,1 | 253,5 |
| 6 зона | 253,5 | 251,9 |
| 7 зона | 251,9 | 250,0 |
6. Охлаждение кристаллизатора
Чаще всего в МНЛЗ используются сборные кристаллизаторы, в стенках которого имеется система вертикальных каналов для охлаждающей воды. Обычно каналы имеют диаметр 20 мм, а расстояние между ними 40…50 мм (принимаем 45 мм).
Основным показателем, характеризующим режим охлаждения кристаллизатора, является расход охлаждающей воды. Предварительно перед расчетом расхода воды необходимо, пользуясь вышеприведенными рекомендациями, выбрать диаметр каналов и определить их число. Расход воды на охлаждение кристаллизатора должен быть таким, чтобы выполнялись два условия:
3) температура воды на выходе из кристаллизатора не должна превышать 40…450С с тем, чтобы не происходило отложение растворенных в ней солей;
3) скорость движения воды в каналах должна быть не менее 2 м/с для того, чтобы предотвратить возникновение локальных перегревов.
Расход воды, обеспечивающий выполнение первого условия, определяется следующим образом. Сначала выбором или расчетом определяются исходные данные:
– температура воды на входе в кристаллизатор (принимаем 200С);
– температура воды на выходе из кристаллизатора (принимаем 420С);
– перепад температур воды в кристаллизаторе ∆tв (42–20 = 220С);
– средний перепад температуры между температурой жидкого металла итемпературой поверхности кристаллизующейся заготовки ∆t (принимаем3700С);
– средняя толщина слоя затвердевшего металла в кристаллизаторе ξ0:
,где Кз– коэффициент затвердевания, мм/мин0,5;
τ – продолжительность затвердевания, мин;
h – расстояние до середины кристаллизатора, м;
- рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин.Принимаем величину коэффициента затвердевания Кз = 26 мм/мин0,5.
Расчет ведем для середины кристаллизатора. Длина кристаллизатора по заданию 950 мм. Рабочая скорость вытягивания – 0,76 м/мин. Кристаллизатор заполняют не полностью. Принимаем, что уровень жидкого металла в кристаллизаторе составляет 850 мм, т.е. расстояние до середины кристаллизатора составит 425 мм.
Тогда:
мм.После этого вычисляется средняя плотность теплового потока от заготовки к кристаллизатору:
,где
– средний тепловой поток, Вт/м2; 
– коэффициент теплопроводности затвердевшего металла, Вт/(м∙град).Принимаем следующее значение коэффициента теплопроводности
Вт/(м∙град).Тогда:
кВт/м2.