3 Розрахунок і вибір швидкісних параметрів безперервного розливання

Швидкість безперервного розливання залежить від цілого ряду факторів: перетин, марка, тип машини і впливає на продуктивність, якість, масу устаткування, вартість МБЛЗ.

Попередня оцінка швидкості може бути визначена по формулі [2,3]:

,

де – коефіцієнт, що залежить від марки сталі і призначення готової продукції; при розливанні сталі на квадратні чи близькі до них типи заготовок (блюм, сорт).

– товщина заготовки, м.

– ширина заготовки, м.

При розливанні сталі на блюми з вуглецевої і легованої сталі варто вибирати коефіцієнт із мінімальним значенням, звичайної якості – максимальне значення.

Рекомендуються наступні швидкості розливання для заготовок заданого перетину:

	100100	125125
	2,2 – 2,8	1,8 – 2,3

Однак ці швидкості можуть бути рекомендовані для випадку, коли розливання плавок на МБЛЗ проводиться одиночними плавками. У випадку серійного розливання методом плавка на плавку час розливання на МБЛЗ необхідно погоджувати з тривалістю плавки в сталеплавильному агрегаті і ритмом подачі ковшів з металом у відділення безперервного розливання.

Розрахуємо та виберемо швидкісні параметри безперервного розливання сталі на сортові заготовки перетином 116×116 мм².

Розрахуємо мінімальну, максимальну та середню швидкість безперервного розливання сталі на заготовки заданого перетину.

Мінімальна швидкість розливання складе:

=0,11 · (1+0,116/0,116)/0,116=1,90 м/хв.

Максимальна швидкість розливання складе:

=0,14 · (1+0,116/0,116)/0,116=2,41 м/хв.

Середня швидкість розливання складе:

=0,125 · (1+0,116/0,116)/0,116=2,16 м/хв.

Для подальших розрахунків вибираємо середню швидкість безперервного розливання 2,16 м/хв.

4 Кристалізація зАготовок

4.1 Теплофізична характеристика процесу безперервного

розливання сталі

У порівнянні з класично відлитим злитком безперервнолита заготовка рухається вертикально, по дузі певного постійного або змінного радіусу чи горизонтально, причому товщина застиглого металу на виході з кристалізатора дуже мала. Визначення цієї товщини в залежності від швидкості розливання, температури металу, що розливається, його хімічного складу й умов відводу тепла в кристалізаторі дуже важливо для встановлення технології розливання. Після виходу з кристалізатора заготовка направляється за допомогою опорних валків чи водоохолоджуваних направляючих у зону вторинного охолодження, де інтенсивно охолоджується водою. Сучасною технологією безперервного розливання передбачене зниження теплового удару шляхом зменшення інтенсивності охолодження заготовки, що дозволяє запобігти виникненню тріщин. По виходу з зони водяного охолодження поверхня заготовки охолоджується шляхом випромінювання і природної конвекції. На практиці фахівців цікавить глибина рідкої фази, загальний час затвердіння заготовки і зростання кірки в зоні вторинного охолодження.

В окремих зонах МБЛЗ від заготовки відводиться наступна кількість тепла [7]: у кристалізаторі ~ 20 – 40% від загального, відданого заготовкою (менше значення – для листових заготовок великих розмірів, більше – для малих листових і квадратних заготовок); у зоні вторинного охолодження ~ 40 – 55%, потім ~ 20 – 30% до повного охолодження.

На підставі проведених раніше досліджень встановлено, що у верхній частині кристалізаторі [8,9] щільність теплового потоку складає 1,86 - 2,33 . У наслідок теплового опору в середині кристалізатора вона знижується до значень 0,7 – 0,93 , а на виході з нього на відстані 600 – 700 від меніска складає 0,23 – 0,47. У прямокутних кристалізаторах щільність теплового потоку уздовж вузьких сторін менше, тому що тут швидше виникає зазор між злитком і кристалізатором. У верхній частині кристалізатора на вузькій стороні щільність теплового потоку дорівнює 1,39 – 1,63, а в нижній частині 0,401 – 0,349.

Швидкість охолодження в зоні вторинного охолодження має вирішальний вплив на структуру заготовки. Тому увесь час варто спостерігати за цим параметром безупинного розливання. Незважаючи на те, що умови тепловіддачі на цій ділянці надзвичайно складні, за допомогою розрахунку досягнуті значні успіхи.

При описі передачі тепла від твердого тіла до його рідини, що обтікає, чи газу мається через теплообмін. Кількість тепла , що переходить з поверхні тіла в навколишнє середовище, визначається по формулі Ньютона:

, (4.1)

де – коефіцієнт тепловіддачі,;

–температура поверхні тіла, ^ос;

–температура навколишнього середовища, ^ос;

–охолоджувана площа, ;

–час, .

Загалом можна прийняти, що для теплообміну в зоні вторинного охолодження буде дійсно відповідно до рівняння (4.1) співвідношення

, (4.2)

а з урахуванням теплового потоку

. (4.3)

Якщо відомі тепловий потік і температура поверхні заготовки, можна розрахувати по вищевказаних рівняннях коефіцієнт теплопередачі в зоні вторинного охолодження