6. Описание разливки.

Разливка стали и ее затвердевание являются завершающими этапами металлургического производства и в значительной степени определяют качество готовой продукции.

Основными преимуществами разливки стали на УНРС в сравнении со слитковой являются:

- снижение капитальных затрат примерно на 30%;

- увеличение выхода годного на 10-15% за счет уменьшения головной и донной обрези;

- увеличение производительности труда на 15-20% за счет механизации и автоматизации процесса разливки;

- улучшение качества металла за счет повышения степени однородности заготовок и качества поверхности.

На основании многолетнего опыта эксплуатации УНРС определены основные условия устойчивости технологического процесса непрерывной разливки:

- равномерное по сечению распределение металла при вводе в кристаллизатор;

- разливка в оптимальном температурном интервале;

- обеспечение симметричности формирования структуры заготовок;

- обеспечение окончательного затвердевания в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) при температуре поверхности заготовки не ниже 800ºС;

- синхронизация массовой скорости подачи металла в кристаллизатор и вытягивания заготовки.

УНРС представляет собой системы, обеспечивающие получение из жидкой стали готовой заготовки, которая может, как правило, непосредственно направляться в прокатные станы. При использовании УНРС сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный ковш, а из него в кристаллизатор. В кристаллизаторе образуется оболочка, заполненная жидкой сталью по форме и сечению, отвечающему готовой заготовке. Частично затвердевшая заготовка с помощью транспортирующей системы – тянущей клети поступает в ЗВО, где происходит полное затвердевание заготовок. Затвердевший слиток режется на мерные длины и готовые заготовки.

Существует несколько типов установок непрерывной разливки, основанных на вытягивании слитка из кристаллизатора с их взаимным скольжением. Широко применяемые УНРС этого типа служат в основном для отливки слябов и слитков квадратного и прямоугольного сечения. Наибольшее распространение получили установки вертикального, криволинейного и радиального типов, реже применяются вертикально-радиальные УНРС, установки с изгибом слитка, горизонтальные УНРС.

В радиальных УНРС по выходе из кристаллизатора слиток движется по дуге с постоянным радиусом. После прохождения нижней точки дуги полностью затвердевший слиток разгибают, переводя его в горизонтальное положение.

Важнейшим параметром УНРС является ее производительность, которая определяется сечением разливаемой заготовки, числом ручьев, использованием метода «плавка на плавку», временем подготовки установки к работе.

Расчет основных параметров УНРС:

Для упрощенных расчётов толщины корочки обычно применяют уравнение:

,

где L- расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до сечения на выходе из кристаллизатора ,м ;

V- скорость вытягивания заготовки ,м/мин;

k-

Задаём высоту кристаллизатора 120 см, скорость разливки 1,4м/мин.

Тогда

Важнейшим параметром УНРС является её производительность, которая определяется сечением разливаемой заготовки, числом ручьёв, использованием метода «плавка на плавку», временем подготовки машины к работе.

1)Скорость разливки определяется сечением заготовки, маркой стали и типом УНРС. Ориентировочно скорость разливки определяют по эмпирическому уравнению:

2)Расчёт производительности одного ручья на УНРС:

,

где -плотность металла

F-площадь поперечного сечения заготовки,

V-скорость разливки ,м/мин

П=7450*0,2*0,2*1,2*60=21456кг/ч

3)продолжительность разливки одного ковша:

,

где М-масса разливаемого ковша ,кг

N-количество ручьёв на УНРС

V-скорость разливки ,м/мин

-масса 1 погонного метра ,кг

aub-толщина и ширина заготовки ,м

-плотность стали

-коэффициент ,учитывающий потери времени на разливке

4)Следующим важным технологическим параметром УНРС является глубина жидкой фазы:

для квадратных заготовок:

5)Время затвердевания слитков определяется по уравнению:

,

где a-толщина заготовки ,мм

K-коэффициент затвердевания =

11,1мин

6) Расчёт производительности УНРС:

,

где n– количество плавок в серии при разливке методом плавка на плавку (сортовые=4-10);

М-масса разливаемого ковша,т ;

Ф-фонд рабочего времени УНРС,сутки ;

-время разливки стали из сталеразливочного ковша;

-пауза, время подготовки машины к приёму плавки без изменения размеров заготовки ,мин ;

-коэффициент, учитывающий степень загрузки оборудования=0,85;

Т.к полученная производительность УНРС больше, чем производительность ДСП, то для работы методом плавка-на –плавку необходимо:

1- увеличить время разливки, для этого можно разливать не на 4 ручья, а допустим на 2, можем изменить скорость вытягивания.

7)Расчёт базового радиуса радиальной УНРС:

,

где -скорость вытягивания заготовки ,м /мин;

К-коэффициент затвердевания =;

-величина допустимой деформации металла в интервале хрупкости;

-коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения слитка в ЗВО=0,7-0,85;

Необходимая минимальная металлургическая длина заготовки при скорости вытягивания составит:

При базовом радиусе УНРС участок затвердевания до выхода на горизонтальный участок составит:

Следовательно,,т.е. необходимо либо увеличить радиус машины, либо уменьшить скорость вытягивания слитка.

В первом варианте радиус машины должен быть увеличен по расчёту:

,т.е. R=13,32*2/3.14=8,48м

Во втором случае скорость вытягивания можно определить :

;

Первый вариант предпочтительнее с точки зрения производительности УНРС, Однако высота УНРС при этом возрастает, что может оказаться определяющим для условий данного цеха.

Рассчитаем диаметр стаканчика промежуточного ковша

S=0.2*0.2=0.04-площадь заготовки;

V=0.04*1=0.04-объём 1-го погонного метра;

Р=7,3*0,04=0,292т/ пог .м -вес 1-го погонного метра;

-скорость вытягивания заготовки в т/мин из 1-го ручья;