- •Кафедра металургії чорних металів
- •Перелік умовних позначень та скорочень
- •1 Характеристика сталі заданої марки
- •2 Визначення температуРи металу при розливанні сталі на мблз
- •2.1 Методи визначення температури ліквідусу
- •2.2 Визначення температурних параметрів безперервного розливання
- •3 Розрахунок і вибір швидкісних параметрів безперервного розливання
- •4 Розрахунок параметрів КристалізаціЇ зАготовок
- •4.1. Теплофізична характеристика процесу безперервного розливання сталі
- •4.2 Розрахунок охолодження заготовки в кристалізаторі
- •4.3 Розрахунок охолодження заготовки в зоні вторинного охолодження
- •4.4 Розрахунок витрат води на охолодження заготовки у зво
- •5 Розрахунок і вибір форми технологічної осі
- •5.1 Базовий радіус мблз
- •5.2 Випрямлення безперервнолитої заготовки
- •6 Розрахунок параметрів коливання кристалізатора
- •7 Розрахунок продуктивності мблз
- •7.1 Пропускна здатність мблз
- •7.2 Підготовка мблз
- •8 Спеціальна частина
- •9 Результати розрахунку
4.4 Розрахунок витрат води на охолодження заготовки у зво
Оскільки в теоретичних розрахунках дуже складно точно оцінити умови охолодження, для визначення витрати води по довжині ЗВО використовуються експериментальні залежності коефіцієнта тепловіддачі від щільності зрошення. Ця залежність описується наступними вираженнями:
чи ,
де – щільність зрошення,;
– дослідний коефіцієнт (у залежності від типу МБЛЗ і сталі, що розливається, складає 50 – 120);
–дослідний коефіцієнт (по дослідним даним величина коефіцієнту змінюється в межах: для МБЛЗ із вигнутою технологічною віссю;для вертикальних МБЛЗ;
–сумарний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням і конвенцією. у залежності від інтенсивності охолодження злитка. Зі зменшенням інтенсивності охолодження росте.
Наявність розподілу температур по довжині злитка і товщині оболонки дозволяє визначити теплові потоки на поверхні злитка, необхідні для відводу фізичної теплоти оболонки і теплоти кристалізації :
, (4.20)
, (4.21)
де ,– середня температура кірки на початку і кінці ділянки охолодження,0С;
, – товщина кірки на початку і наприкінці ділянки охолодження, м;
, – відстань від торця кристалізатора на вході і виході з ділянки охолодження, м;
– швидкість витягування злитка, м/хв.;
–теплоємність затверділого металу, .
Знаючи тепловий потік і температуру поверхні, можна визначити
.
Для виконання вимог по плавній зміні інтенсивності охолодження злитка по його довжині для сталі різних марок і можливості регулювання довжини ділянки водяного охолодження в залежності від швидкості лиття і глибини рідкої лунки вся зона вторинного водяного охолодження розбивається на окремі секції. Кожна секція забезпечується самостійним підведенням води і установкою відповідних форсунок.
При розрахунку основних параметрів систем вторинного охолодження радіальних і криволінійних машин необхідно скорегувати щільність зрошення злитка по малому радіусу за рахунок стікання води, зменшивши його на 20 – 30% у порівнянні з великим радіусом.
У випадку слябових машин водяне охолодження слябів по вузьких гранях відбувається на ділянці, рівній .
Як показує практика експлуатації слябових машин, довжина зони форсункового охолодження по вузьких гранях може бути скорочена на 20 – 30%.
Приклад 10. Визначити витрати води на секцію довжиною , розташовану на відстанівід нижнього зрізу кристалізатора,на вході в секцію складає 11350С, а на виході із секції 0С, відповідно товщина кірки злитка на вході і виході із секції відповідно склали і. Перетин злитка .Для розрахунку прийнято: щільність сталі ; коефіцієнт кристалізації; температура ліквідус 14790С; швидкість розливання ; теплоємність ;прихована теплота кристалізації ; ; сумарний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням і конвенцією=140.
Як випливає з рівнянь (3.56), (3.57) необхідно визначити середню температуру і товщину кірки на початку і кінці ділянки охолодження. Приймаємо з метою спрощення розрахунку лінійну зміну температури по товщині кірки. Тоді:
0С;
0С.
Сумарний тепловий потік на поверхні злитка, обумовлений відводом фізичної теплоти і теплоти кристалізації, складе:
а середній коефіцієнт тепловіддачі відповідно:
Щільність зрошення на даній ділянці складе:
Охолодження по вузьких гранях відбувається в даному випадку на ділянці
З огляду на, що секція розташована практично вертикально, витрати води на широку грань по великому радіусу і грань по малому радіусу будуть однакові:
де – площа охолодження грані (), м2.
Витрата води по вузьких гранях
де 2 – кількість однакових граней.
Загальна витрата води на секцію
або ,
де 2 – кількість однакових граней.
Примітка.Якщо секція розташована не на вертикальній дільниці МБЛЗ щільність зрошення на грань по малому радіусу необхідно зменшити на 20 – 30%. Тоді витрати води на грань по більшому радіусу складуть:
На грань по малому радіусу:
Витрата води по вузьких гранях:
Загальна витрата води на секцію
або .
Приклад 11. Визначити витрати води на секцію довжиною , розташовану на відстанівід нижнього зрізу кристалізатора. Перетин злитка .Розподіл температури поверхні і параметрів злитка такі ж, як у попередньому прикладі.
Як випливає з рівнянь (3.56), (3.57) необхідно визначити середню температуру і товщину кірки на початку і кінці ділянки охолодження. По приведеним числовим даним і даним рисунка 4.4 визначимо параметри секції (рисунок 4.5). Таким чином на вході в секцію складає 11400С, а на виході із секції 0С, відповідно товщина кірки злитка на вході і виході із секції відповідно склали і. Для розрахунку прийнято: щільність сталі; коефіцієнт кристалізації; температура ліквідус 15040С; швидкість розливання ; теплоємність ;прихована теплота кристалізації ; ; сумарний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням і конвенцією=150.
Приймаємо з метою спрощення розрахунку лінійну зміну температури по товщині кірки. Тоді:
0С;
0С.
Сумарний тепловий потік на поверхні злитка, обумовлений відводом фізичної теплоти і теплоти кристалізації, складе:
|
Рисунок 4.5 — Визначення температури поверхні та товщини кірки злитка в межах секції ЗВО |
а середній коефіцієнт тепловіддачі (для 0С) відповідно:
Щільність зрошення на даній ділянці складе
З огляду на те, що розливається квадратна заготовка і секція у верхній частині машини розташована практично вертикально, витрати води на всі грані включаючи грань по більшому радіусу і грань по малому радіусу будуть однакові (в протилежному випадку необхідно скорегувати щільність зрошення злитка по малому радіусу за рахунок стікання води, зменшивши його на 20 – 30% у порівнянні з великим радіусом):
,
де 4 – кількість однакових граней;
–площа охолодження грані (), м2.
Витрата води на тону сталі складуть:
,
де – маса металу розлитого за годину, т; (– маса одного погонного метра заготовкит;– довжина заготовки розлита за годину).
Примітка.Якщо секція розташована у нижній частині машини (не вертикально) необхідно корегувати витрати води по малому радіусу. При розрахунку блюмової машини з прямокутним перетином злитка необхідно враховувати різні витрати води по вузьких та широких гранях.