Розрахунок технологічних параметрів безперервного розливання сталі

Курсова робота

«Розрахунок технологічних параметрів безперервного розливання сталі»

Анотація

У роботі подано розрахунок технологічних параметрів безперервного розливання сталі на четирехручьевой МБЛЗ криволінійного типу. Визначено параметри рідкого металу для безперервного розливання, вибрані діаметри каналів склянок на сталеразливочном і проміжному ковшах. Наведено розрахунок основних параметрів систем охолодження кристалізатора і зони вторинного охолодження. Визначено тривалість розливання плавки і річна продуктивність МБЛЗ при робочій швидкості витягування заготовки.

Зміст

Введення

1 Параметри рідкого металу

2 Тривалість затвердіння безперервнолитої заготовки

3 Швидкість витягування заготовки

4 Швидкість розливання і діаметр сталерозливних склянок

5 Параметри налаштування кристалізатора і системи вторинного охолодження

6 Охолодження кристалізатора

7 Вторинне охолодження заготовки

8 Тривалість розливання плавки і продуктивність МБЛЗ

Висновок

Список використаних джерел

Введення

Безперервне розливання є в даний час основним способом розливання сталі, при якому отримують слябової і сортові заготовки. Якість безперервнолитих заготовок багато в чому залежить від правильності вибору технологічних параметрів процесу розливання, який повинен бути зроблений з урахуванням типу машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ), розмірів поперечного перерізу заготовки, марки сталі. Експериментальне визначення раціональних параметрів розливання з урахуванням перерахованих вище факторів - це складний, дорогий, трудомісткий і тривалий процес. Сучасний стан теорії безперервного розливання сталі дозволяє визначити основні технологічні параметри розрахунковим шляхом. Розрахунок технологічних параметрів безперервного розливання сталі завжди робиться для конкретної МБЛЗ. Тому для розрахунку необхідно мати дані про металургійну довжині машини, висоті кристалізатора, кількості і довжині ділянок зони вторинного охолодження, способі вторинного охолодження на кожній дільниці. У завданні на виконання розрахунку можуть бути зазначені як конструктивні параметри машини, так і джерело інформації для їх вибору.

У цій роботі визначено:

- Параметри рідкого металу (допустимий вміст шкідливих домішок і температура металу при розливанні);

- Тривалість затвердіння заготовки;

- Робоча швидкість витягування заготовки і діапазон допустимих швидкостей витягування;

- Швидкість розливання металу і діаметр каналів склянок на сталеразливочном і проміжному ковшах;

- Параметри налаштування кристалізатора і зони вторинного охолодження;

- Режим охолодження кристалізатора;

- Режим вторинного охолодження заготовки;

- Тривалість розливання плавки і продуктивність МБЛЗ.

1. Параметри рідкого металу

Діючі стандарти, що визначають вимоги до хімічного складу металу, допускають досить високий вміст шкідливих домішок - сірки та фосфору. Безперервне розливання металу з підвищеним вмістом шкідливих домішок пов'язана з низкою труднощів. Так, наприклад, підвищений сірки вимагає зниження швидкості розливання. В іншому випадку безперервно-литі заготовки виявляються ураженими різними дефектами (найчастіше поверхневими або внутрішніми тріщинами). Крім того, при розливанні такого металу можливе виникнення аварійних ситуацій, пов'язаних з проривами затверділої кірки [2].

Розливається сталь марки 15 має наступний хімічний склад (за ГОСТ 1050-88), представлений в таблиці 1.1 [3].

Таблиця 1.1 - Хімічний склад разливаемой стали марки 15

Зазвичай верхня межа вмісту сірки та фосфору в сталі, разливаемой на МБЛЗ, встановлюється в інтервалі від 0,015 до 0,025%. Вибір конкретного значення граничного вмісту шкідливих домішок визначається можливостями технології виплавки і ковшевой обробки металу в сталеплавильному цеху. З урахуванням наведеної вище інформації необхідно прийняти граничні значення допустимих змістів сірки та фосфору в металі. Приймаються верхня межа вмісту фосфору 0,025%, верхня межа вмісту сірки 0,025%.

Температура розливається металу робить істотний вплив як на технологію безперервного розливання, так і на якість одержуваної заготовки. Найкращі результати виходять у тому випадку, коли метал у проміжному ковші має перегрів над температурою ликвидус 20-30 ⁰ С:

де t _пр - температура металу в проміжному ковші, ⁰ С;

t _лікв - температура ликвидус, ⁰ С.

Температуру ликвидус для вуглецевої сталі рекомендується визначати за формулою:

де - Середній вміст вуглецю в сталі,%.

Приймаються середній вміст вуглецю в сталі марки 15 рівним 0,15%.

Тоді:

;

2. Тривалість затвердіння безперервнолитої заготовки

Головними факторами, що визначають тривалість затвердіння безперервнолитих заготовок, є розміри її поперечного перерізу: товщина А і ширина В. З достатньою точністю тривалість затвердіння заготовки можна визначити за формулою:

де - Тривалість затвердіння, хв;

К _ф - коефіцієнт форми поперечного перерізу заготовки;

А - товщина заготовки, мм;

К - коефіцієнт затвердіння, мм / хв ^0,5.

Значення коефіцієнта форми К _ф приймемо рівним 1 (т. к. В / А ≥ 2).

Величину коефіцієнта затвердіння До рекомендується приймати в межах 24-26 мм / хв ^0,5 для всіх марок стали, приймаємо рівним 26 мм / хв ^0,5. Товщина одержуваної заготовки становить 250 мм.

Тоді:

3. Швидкість витягування заготовки

Встановлення швидкісного режиму полягає у визначенні діапазону допустимих швидкостей витягування заготівлі та робочої швидкості витягування. В якості робочої приймається така швидкість витягування, при якій забезпечується поєднання високої якості заготовки з досить високою продуктивністю МБЛЗ. Зазвичай робоча швидкість витягування заготовки призначається з урахуванням багатьох факторів: марки сталі, розмірів поперечного перерізу відливається заготівлі, температури металу в проміжному ковші, вмісту у стали шкідливих домішок та ін Якщо температура розливається металу і вміст шкідливих домішок в ньому відповідають вимогам розділу 1, то робоча швидкість витягування може бути розрахована за формулою:

де - Робоча швидкість витягування заготовки, м / хв;

- Коефіцієнт швидкості витягування, м ² / хв;

А, В-товщина і ширина заготовки, м.

Тому що сталь марки 15 відноситься до групи вуглецевих якісних сталей, то приймаємо = 0,16 м ² / хв, товщина і ширина заготовки становить відповідно 0,25 і 1,3 м.

Тоді отримуємо:

Робоча швидкість витягування заготовки є базовою для визначення діапазону допустимих швидкостей витягування:

.

Одержуємо:

Швидкість витягування визначає глибину лунки рідкого металу в кристаллизующейся безперервно-литої заготівлі:

;

тоді при розрахунку на робочу швидкість витягування:

;

при розрахунку на максимальну швидкість витягування:

Необхідна частота хитання кристалізатора визначається за формулою:

де L _к - глибина лунки рідкого металу, м;

- Частота хитання кристалізатора, хв ^-1;

- Коефіцієнт частоти;

- Амплітуда хитання кристалізатора, м.

Приймаються = 1,1 і = 0,003 м.

Отримаємо:

Обов'язковою умовою отримання щільної осьової зони безперервно-литої заготовки є дотримання співвідношення:

де L _м - металургійна довжина МБЛЗ (відстань по осі заготовки від рівня

рідкого металу в кристалізаторі до останнього підтримує

ролика), м; у відповідності з вихідними даними складає 28 м.

Тому необхідна перевірка дотримання цієї умови при розливанні з максимальною швидкістю витягування.

При робочій швидкості витягування заготовки:

тобто відповідає необхідним умовам;

при максимальній швидкості витягування:

тобто відповідає необхідним умовам.

4. Швидкість розливання і діаметр каналів сталерозливних склянок

Визначення робочої швидкості витягування заготівлі та діапазону допустимих її значень дозволяє розрахувати робочу швидкість розливання і можливий діапазон її зміни. Залежність між швидкістю витягування заготівлі та відповідної їй швидкістю розливання (для одного струмка) описується формулою:

,

де q - швидкість розливання, т / хв;

- Щільність затверділої сталі в кінці зони вторинного охолодження,

(7,5 т / м ^3);

- Швидкість витягування заготовки, м / хв.

Робоча швидкість розливання q _р і її граничні значення q _мін та q _макс обчислюються за даною формулою при підстановці в неї відповідних швидкості витягування заготовки , і .

Отримаємо:

Діаметри каналів склянок на сталеразливочном і проміжному ковшах обчислюються з використання формули:

,

тобто ,

де К _р - коефіцієнт швидкості розливання, т / (хв ∙ мм ² ∙ м ^0,5);

d - діаметр каналу склянки, мм;

h - висота шару рідкого металу в ковші, м.

Розрахунок діаметрів каналів склянок і в сталеразливочном, і в проміжному ковшах ведеться на максимальну швидкість розливання, причому при розрахунку діаметра каналу склянки сталеразливочного ковша необхідно враховувати подачу рідкого металу одночасно в кілька кристалізаторів. Приймаються при розрахунку діаметра каналу для сталеразливочного ковша К _р = 1,2 ∙ 10 ^-3 т / (хв ∙ мм ² ∙ м ^0,5) і h = 0,7 м, а для проміжного ковша К _р = 1,1 ∙ 10 ^-3 т / (хв ∙ мм ² ∙ м ^0,5) і h = 0,7 м.

Тоді:

мм, приймаємо 105 мм;

мм, приймаємо 55 мм.

5. Параметри налаштування кристалізатора і системи вторинного охолодження

У завданні вказані ті розміри поперечного перерізу безперервнолитої заготовки, які вона повинна мати на виході з МБЛЗ. Кристаллизующаяся заготовка має кілька великі розміри поперечного перерізу, які поступово зменшуються по мірі її охолодження. Тому підтримуюча система МБЛЗ настроюється так, щоб відстань між протилежними стінками кристалізатора і протилежними роликами системи вторинного охолодження монотонно зменшувалася в напрямку руху заготовки. Зазвичай ширина і товщина поперечного перерізу заготовки у верхній частині кристалізатора перевищує задані розміри на 2 ... 3 і 4 ... 5%, а в нижній частині - на 1 ... 2 і 3 ... 4% відповідно. Відстань між опорними поверхнями протилежних роликів системи вторинного охолодження зменшуються лінійно.

Розрахунок параметрів налаштування МБЛЗ полягає у визначенні відстаней між протилежними стінками вгорі і внизу кристалізатора і між протилежними роликами на вході і виході кожної зони системи вторинного охолодження.

Відстань між протилежними стінками вгорі кристалізатора:

A ₀ = (1,04 ... 1,05) ∙ A;

B ₀ = (1,02 ... 1,03) ∙ B.

Відстань між протилежними стінками внизу кристалізатора:

A ₁ = (1,03 ... 1,04) ∙ A;

B ₁ = (1,01 ... 1,02) ∙ B,

де А, В-товщина і ширина відливається заготовки, мм.

Отримаємо:

А ₀ = 1,04 ∙ 250 = 260 мм;

В ₀ = 1,02 ∙ 1300 = 1326 мм;

А ₁ = 1,03 ∙ 250 = 257,5 мм;

В ₁ = 1,01 ∙ 1300 = 1313 мм.

Знайдемо, на скільки зміниться товщина заготовки від низу кристалізатора до кінця зони вторинного охолодження:

Δ А = А ₁ - А = 257,5 - 250 = 7,5 мм.

Загальна довжина зони вторинного охолодження:

l = 281 + 900 + 1446 + 3042 + 3841 + 3972 + 4680 = 18162 мм.

Розрахуємо звуження відстані між протилежними опорними поверхнями в кінці першої секції зони вторинного охолодження.

Довжина зони становить 281 мм, складаємо пропорцію:

,

тоді:

мм.

Відстань між протилежними опорними поверхнями в кінці першої секції зони вторинного охолодження:

A ₂ = A ₁ - ΔA = 257,5 - 0,12 = 257,4   мм.

Відстань між протилежними опорними поверхнями для інших секцій зони вторинного охолодження розраховуються аналогічно.

Результати розрахунків наведено у таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Результати розрахунків параметрів налаштування МБЛЗ

6. Охолодження кристалізатора

Найчастіше в МБЛЗ використовуються збірні кристалізатори, в стінках якого є система вертикальних каналів для охолоджуючої води. Зазвичай канали мають діаметр 20 мм, а відстань між ними 40 ... 50 мм (приймаємо 45 мм).

Основним показником, що характеризує режим охолодження кристалізатора, є витрата охолоджуючої води. Попередньо перед розрахунком витрати води необхідно, користуючись вищенаведеними рекомендаціями, вибрати діаметр каналів і визначити їх кількість. Витрата води на охолодження кристалізатора повинен бути таким, щоб виконувалися дві умови:

• температура води на виході з кристалізатора не повинна перевищувати 40 ... 45 ⁰ С з тим, щоб не відбувалося відкладення розчинених у ній солей;

• швидкість руху води в каналах повинна бути не менше 2 м / с для того, щоб запобігти виникненню локальних перегрівів.

Витрата води, що забезпечує виконання першої умови, визначається наступним чином. Спочатку вибором або розрахунком визначаються вихідні дані:

- Температура води на вході в кристалізатор (приймаємо 20 ⁰ С);

- Температура води на виході з кристалізатора (приймаємо 42 ⁰ С);

- Перепад температур води в кристалізаторі Δ t _в (42-20 = 22 ⁰ С);

- Середній перепад температури між температурою рідкого металу і температурою поверхні кристаллизующейся заготівлі Δ t (приймаємо 370 ⁰ С);

- Середня товщина шару затверділого металу в кристалізаторі ξ _0:

,

де К _з - Коефіцієнт затвердіння, мм / хв ^0,5;

τ - тривалість затвердіння, хв;

h - відстань до середини кристалізатора, м;

- Робоча швидкість витягування заготовки, м / хв.

Приймаються величину коефіцієнта затвердіння К _з = 26 мм / хв ^0,5.

Розрахунок ведемо для середини кристалізатора. Довжина кристалізатора за завданням 950 мм. Робоча швидкість витягування - 0,76 м / хв. Кристалізатор заповнюють не повністю. Приймаємо, що рівень рідкого металу в кристалізаторі складає 850 мм, тобто відстань до середини кристалізатора складе 425 мм.

Тоді:

мм.

Після цього обчислюється середня щільність теплового потоку від заготівлі до кристалізатора:

,

де - Середній тепловий потік, Вт / м ^2;

- Коефіцієнт теплопровідності затверділого металу, Вт / (м ∙ град).

Приймаємо таке значення коефіцієнта теплопровідності Вт / (м ∙ град).

Тоді:

кВт / м ^2.

Потім обчислюється витрата води, що забезпечує прийняту температуру її на виході з кристалізатора:

,

де - Витрата води на кристалізатор з даного умові, м ³ / год;

- Площа поверхні кристалізатора, що сприймає теплової

потік, м ^2;

- Щільність води, кг / м ^3;

З _В - питома теплоємність води, кДж / (кг ∙ град).

Знайдемо площу поверхні кристалізатора:

= = 2,68 м ^2.

Отримаємо:

м ³ / ч.

Витрата води, що забезпечує виконання другої умови - задану швидкість її руху в каналах кристалізатора, визначається за формулою:

,

де - Витрата води на кристалізатор, м ³ / год;

- Діаметр каналу, м;

- Швидкість руху води, м / с;

- Кількість каналів.

Обчислимо кількість каналів, по яких тече вода для охолодження кристалізатора. Для цього знайдемо периметр верху кристалізатора:

Р = 2 ∙ (260 +1326) = 3172 мм.

Відстань від центру одного каналу до центру наступного:

45 + 20 = 65 мм.

Кількість каналів:

m = 3172/65 = 49 шт.

Тоді:

м ³ / ч.

Після обчислення необхідної витрати води, виходячи з першого і другого умови, приймаємо більший з них, тобто 138,5 м ³ / ч.

7. Вторинне охолодження заготовки

Режим вторинного охолодження безперервнолитих заготовок має бути таким, щоб витримувався оптимальний температурний режим затверділої оболонки. Досить точно цей оптимальний температурний режим може бути заданий зміною перепаду температури по товщині затверділої оболонки:

,

де t _пов - температура поверхні заготовки, ⁰ С;

Δ t - перепад температури по товщині затверділої оболонки, ⁰ С.

Розрахунок режиму вторинного охолодження заготовки ведеться по зонах відповідно до конструкції МНЛЗ. Так як по довжині будь-якої зони вторинного охолодження всі показники, що характеризують тепловий стан кристаллизующейся заготівлі, безперервно змінюються, то розрахунок ведеться до середини зони.

Розрахунок кожної зони здійснюється у такій послідовності:

1. визначається час, що минув з початку кристалізації;

2. обчислене час використовується для знаходження перепаду температури по товщині шару затверділого Δ t, температури поверхні t _пов і товщини шару затверділого металу ξ;

3. підраховується щільність теплового потоку:

- Від рідкої серцевини до поверхні заготовки через шар

затверділого металу Q _вн (Вт / м ^2);

- З поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

;

- З поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

,

де Q _изл, Q _конв - Щільність перерахованих вище теплових потоків, Вт / м ^2;

- Ступінь чорноти поверхні заготовки;

- Коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт / (м ² × К ^4);

- Температура навколишнього середовища, ⁰ С;

- Коефіцієнт конвективної тепловіддачі з поверхні

заготівлі, Вт / (м ² × град).

З фізики відомо, що Вт / (м ² × К ^4). При розрахунках рекомендується приймати , Приймаємо 0,7.

У першому наближенні можна вважати, що коефіцієнт конвективної тепловіддачі залежить від інтенсивності обдування поверхні заготовки повітрям і може бути підрахований по формулі:

,

де - Швидкість руху потоку повітря, що подається на заготовку, м / с.

При водоповітряної вторинному охолодженні заготовки приймаємо м / с. У випадку водяного охолодження повітря на поверхню заготовки не подається, і тому .

4. Обчислюється щільність зрошення поверхні заготовки водою:

,

де - Щільність зрошення поверхні заготовки, м ³ / (м ² × год);

- Охолоджуючий ефект води, Вт × год / м ^3.

При розрахунках щільності зрошення рекомендується приймати Вт × год / м ³ - при водяному вторинному охолодженні;

Вт × год / м ³ - при водоповітряної вторинному охолодженні.

Приймаються відповідно 50000 і 58000 Вт × год / м ^3.

5. Розраховується витрата води:

де - Витрата води, м ³ / год;

- Площа зрошуваної поверхні, м ^2.

У тому випадку, якщо на МБЛЗ відливаються непреривноліті заготовки, що мають прямокутний поперечний переріз з відношенням сторін , То водою охолоджуються тільки широкі грані. При цьому площа зрошуваної поверхні однієї грані визначається за формулою:

,

де - Довжина зони, м.

В інших випадках охолоджуються водою всі чотири грані заготовки. Площа зрошуваної поверхні кожної грані розраховується аналогічно.

При розливанні сталі на МБЛЗ радіального і криволінійного типів охолоджуюча вода, що подається по малому радіусу, використовується більш ефективно. Тому витрата води по малому радіусу тих зон, де кут нахилу осі заготовки до горизонту менше 45 ^0, повинен бути зменшений в порівнянні з розрахунком на 15 ... 25%.

Після визначення витрати води по всіх зонах розраховується загальний і питома витрати води на вторинне охолодження заготовки:

;

,

де - Загальний (сумарний) витрата води на вторинне охолодження, м ³ / год;

- Витрата води на вторинне охолодження i-тої зони, м ³ / год;

- Питома витрата води на вторинне охолодження i-тої зони, м ³ / т;

q - Швидкість розливання (в струмку), т / хв.

Для водоповітряної системи вторинного охолодження необхідно також розрахувати і витрата повітря по зонах. Для якісного розпилення води потрібно витримувати певне співвідношення між витратами води і повітря. Величина цього співвідношення визначається конструкцією форсунок і може застосовуватися в широких межах. Для орієнтовних розрахунків, що проводяться без обліку конструкції форсунок, можна приймати співвідношення витрат води до витрати повітря в межах від (1:10) до (1:20), приймаємо (1:15).

^{Проведемо розрахунок режиму вторинного охолодження заготовки для швидкості витягування її 0,78 м / хв.}

^{Перша секція зони вторинного охолодження:}

^{Розрахуємо час, що минув з початку кристалізації. Відповідно до методичних вказівок [1], розрахунок будемо вести до середини секції. Тому довжину секції приймаємо рівною 0,281 / 2 = 0,141 м. Відстань від рівня рідкого металу до середини першої секції зони вторинного охолодження визначиться як сума рівня рідкого металу в кристалізаторі, відстані між кристалізатором і зоною вторинного охолодження, відстані до середини першої секції зони вторинного охолодження:}

^L ₁ ^{= 0,850 + 0,2 + 0,141 = 1,19 м.}

^{Час, що минув з початку кристалізації, визначиться як:}

^хв.

^{За графіком зміни оптимальної температури поверхні заготовки для будь-якої конкретної марки сталі при заданій швидкості витягування [1] визначимо перепад температури по товщині затверділої оболонки. При часу, що пройшов від початку кристалізації, рівному 1,53 хв, перепад температури дорівнює 410 º С. Тоді температура поверхні заготовки дорівнює:}

^t _пов1 ^{= t} _лікв ^{- Δt = 1518 - 410 = 1108 º С.}

^{Товщина шару затверділого металу:}

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 Вт / (м ² * град), тому що охолодження в першій секції відповідно до завдання тільки водяне, тоді:

Q _конв1 = 6,16 ∙ (1108 - 20) = 6702 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{Відповідно до методичних вказівок [1], приймаємо охолоджуючий ефект води, рівний 50000 Вт ∙ год / м 3.}

^Тоді:

м ³ / (м ² ∙ год).

Відношення товщини заготовки до довжини В / А одно 5,2, що більше 1,5, значить водою охолоджуються тільки широкі грані.

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ор1 = (1,3 - 2 ∙ 0,0322) ∙ 0,141 = 0,17 м ^2.

Тоді витрата води складе:

G _вод1 = 4,6 ∙ 0,17 ∙ 2 = 1,56 м ³ / ч.

Друга секція зони вторинного охолодження:

^{Відстань від центру першої секції до центру другого одно:}

^{L ₂ = 0,141 + 0,900 /} ₂ ^{= 0,591 м.}

^Тоді:

^хв;

Δ t = 420 º C;

t _пов2 = 1518 - 420 = 1098 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 Вт / (м ² * град), тому що охолодження в другій секції відповідно до завдання тільки водяне, тоді:

Q _конв2 = 6,16 ∙ (1098 - 20) = 6640 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

м ³ / (м ² ∙ год).

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ОР2 = (1,3 - 2 ∙ 0,0393) ∙ 0,45 = 0,55 м ^2.

Витрата води:

G _вод2 = 3,48 ∙ 0,55 ∙ 2 = 3,83 м ³ / ч.

Третя секція зони вторинного охолодження:

^L ₃ ^{= 0,450 + 1,446 / 2 = 1,17 м;}

^хв;

Δ t = 450 º C;

t _пов3 = 1518 - 450 = 106 +8 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

Відповідно до методичних вказівок [1], при водоповітряної вторинному охолодженні заготовки приймаємо швидкість руху потоку повітря _про = 3 м / с, тоді:

α _конв = 6,16 + 4,18 ∙ 3 = 18,7 Вт / (м ² * град);

Q _конв3 = 18,7 ∙ (1068 - 20) = 19 598 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{Відповідно до методичних вказівок [1], приймаємо охолоджуючий ефект води, рівний 58000 Вт * год / м 3.}

м ³ / (м ² ∙ год).

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ор3 = (1,3 - 2 ∙ 0,0506) ∙ 0,723 = 0,87 м ^2.

Витрата води:

G _вод3 = 2,05 ∙ 0,87 ∙ 2 = 3,57 м ³ / ч.

Витрата повітря:

G _воз3 = 3,57 ∙ 15 = 53,6 м ³ / ч.

Четверта секція зони вторинного охолодження:

^L ₄ ^{= 0,723 + 3,042 / 2 = 2,24 м;}

^хв;

Δ t = 485 º C;

t _пов4 = 1518 - 485 = +1033 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 + 4,18 ∙ 3 = 18,7 Вт / (м ² ∙ град);

Q _конв4 = 18,7 ∙ (1033 - 20) = 18 943 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{м 3 / (м 2 ∙ год).}

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ор4 = (1,3 - 2 ∙ 0,0671) ∙ 1,52 = 1,77 м ^2.

Витрата води:

G _вод4 = 1,43 ∙ 1,77 ∙ 2 = 5,0 м ³ / ч.

Витрата повітря:

G _воз4 = 5,0 ∙ 15 = 75,0 м ³ / ч.

П'ята секція зони вторинного охолодження:

^L ₅ ^{= 1,52 + 3,841 / 2 = 3,44 м;}

^хв;

Δ t = 525 º C;

t _пов5 = 1518 - 525 = 99 3 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 + 4,18 ∙ 3 = 18,7 Вт / (м ² ∙ град);

Q _конв5 = 18,7 ∙ (993 - 20) = 18 195 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{м 3 / (м 2 ∙ год).}

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ОР5 = (1,3 - 2 ∙ 0,0865) ∙ 1,92 = 2,16 м ^2.

Так як на ділянці п'ята секції зони вторинного охолодження кут нахилу осі заготовки до горизонту стає менше 45 º, то витрата води по малому радіусу повинен бути зменшений на 15 ... 25% [1]. Приймаються 20%, тоді:

G _вод5 = 1,07 ∙ (2,16 + (2,16 - 2,16 ∙ 0,20)) = 4,16 м ³ / год;

G _воз5 = 4,16 ∙ 15 = 62,4 м ³ / ч.

Шоста секція зони вторинного охолодження:

^L ₆ ^{= 1,92 + 3,972 / 2 = 3,91 м;}

^хв;

Δ t = 555 º C;

t _пов6 = 1518 - 555 = 963 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 + 4,18 ∙ 3 = 18,7 Вт / (м ² ∙ град);

Q _конв6 = 18,7 ∙ (963 - 20) = 17 634 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{м 3 / (м 2 ∙ год).}

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ор6 = (1,3 - 2 ∙ 0,1043) ∙ 1,99 = 2,17 м ^2.

Витрата води:

G _вод6 = 0,86 ∙ (2,17 + (2,17 - 2,17 ∙ 0,20)) = 3,36 м ³ / ч.

Витрата повітря:

G _воз6 = 3,36 ∙ 15 = 50,4 м ³ / ч.

Сьома секція зони вторинного охолодження:

^L ₇ ^{= 1,99 + 4,680 / 2 = 4,33 м;}

^хв;

Δ t = 575 º C;

t _пов7 = 1518 - 575 = 943 º С;

мм.

^{Щільність теплового потоку:}

• від рідкої серцевини до поверхні заготовки:

^{Вт / м 2;}

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище випромінюванням:

Вт / м ^2;

• з поверхні заготовки в навколишнє середовище конвекцією:

α _конв = 6,16 + 4,18 ∙ 3 = 18,7 Вт / (м ² ∙ град);

Q _конв7 = 18,7 ∙ (943 - 20) = 17 260 Вт / м ^2.

^{Щільність зрошення поверхні заготовки водою:}

^{м 3 / (м 2 ∙ год).}

Площа зрошуваної поверхні однієї грані:

F _ор7 = (1,3 - 2 ∙ 0,1221) ∙ 2,34 = 2,47 м ^2.

Витрата води:

G _вод7 = 0,65 ∙ (2,47 + (2,47 - 2,47 ∙ 0,20)) = 2,89 м ³ / ч.

Витрата повітря:

G _воз7 = 2,89 ∙ 15 = 43,4 м ³ / ч.

Загальна витрата води на вторинне охолодження заготовки:

м ³ / ч.

Питома витрата води на вторинне охолодження заготовки:

^{м 3 / т.}

Загальна витрата повітря на охолодження заготовки:

м ³ / ч.

Результати розрахунків по кожній зоні представлені в таблиці 7.1.

8. Тривалість розливання плавки і продуктивність МБЛЗ

Без урахування синхронізації роботи відділення виплавки і розливання сталі тривалість розливання плавки можна визначити за формулою:

де - Тривалість розливання плавки, хв;

М - маса сталі в ковші сталеразливочном, т;

N - кількість струмків.

Тоді:

Річна продуктивність МБЛЗ підраховується за формулою:

,

де П - річна продуктивність МБЛЗ, т / рік;

1440 - кількість хвилин в добі;

z - частка плавок, розливаємо серіями методом «плавка на плавку»,%;

- Тривалість паузи між серіями, хв;

S - середня кількість плавок в одну серію;

- Тривалість паузи між розливанням двох одиночних плавок, хв;

- Вихід придатних заготовок,%;

D - число робочих діб на рік.

Для розрахунку річної продуктивності МБЛЗ приймаємо такі вихідні дані:

z = 100%;

S = 50 плавок;

= 98%;

D = 320 діб.

Тривалість паузи при роботі МБЛЗ методом «плавка на плавку» для слябових машин становить 150-180 хв, а для сортових 80-110 хв. Приймаються = 160 хв.

При необхідності врахування синхронізації роботи відділення виплавки металу з відділенням безперервного розливання сталі (ОНРС), тривалість розливання плавки і тривалість пауз необхідно приймати кратними ритму подачі ковшів. У конвертерному цеху з двома працюючими конвертерами ковші з рідким металом надходять в ОНРС зазвичай через 15-20 хв., А в електросталеплавильному цеху - через 60-90 хв.

Одержуємо:

Висновок

У курсовій роботі були визначені найбільш важливі технологічні параметри, що характеризують процес безперервного розливання сталі:

1) діапазон швидкостей витягування заготовки:

;

2) витрати води на охолодження кристалізатора склав 138,5 м ³ / год;

3) питома витрата води на вторинне охолодження заготовки склав 0,22 м ³ / т;

4) середня тривалість розливання плавки склала 49,3 хв;

5) річна продуктивність МБЛЗ дорівнює 3,14 млн. тонн.

Список використаних джерел

1 Розрахунок технологічних параметрів безперервного розливання сталі / Селіванов В.М., Столяров О.М.: Методичні вказівки. - Магнітогорськ: МГМИ, 1993. - 14 с.

2 Воскобойников В.Г., Кудрін В.А., Якушев А.М. Загальна металургія. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. - 768 с.

3 Сталі й сплави. Марочник / Сорокін В.Г., Гервасій М.А.: Довідник. - М.: «Інтермет Інжиніринг», 2001. - 608 с.