Определение температуры поверхности по длине заготовки и расхода воды на охлаждение в ЗВО

3.2 Определение температуры поверхности по длине заготовки и расхода воды на охлаждение в ЗВО

Для выбора режима охлаждения в зависимости от разливаемой стали (температуры поверхности слитка в конце ЗВО) и скорости вытягивания слитка задается кривая температуры поверхности по длине слитка. Эта кривая выбирается из условия минимизации термических напряжений в непрерывнолитом слитке, что достигается равенством скоростей охлаждения слоев металла, рас-положенных у фронта кристаллизации и на поверхности:

.

Решение этого равенства позволило получить следующее уравнение:

, (3.25)

где q_о = t_o/t_r –относительная температура поверхности и заготовки на выходе из кристаллизатора; t_o –температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора, ^оС; t_r – температура кристаллизации стали, ^оС; q_к = t_к/t_r– относительная температура поверхности заготовки в конце затвердевания; (t_к – температура поверхности слитка в конце затвердевания, ^оС); а – толщина слитка; d_о–толщина оболочки слитка при выходе из кристаллизатора.

Как следует из уравнения, если заданы толщина оболочки, температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора и температура поверхности слитка в конце зоны затвердевания, то для каждого размера заготовки и скорости вытягивания существует определенная закономерность изменения температуры поверхности слитка по его длине, при которой коэффициент j имеет максимальное постоянное значение на всем участке охлаждения.

Так как коэффициент j постоянен, то для любого участка зоны вторичного охлаждения можно записать:

, (3.26)

где q_n и d – относительная температура и толщина оболочки слитка в момент времени t;

Если известно распределение температуры по длине слитка, то приведенное уравнение позволяет определить толщину оболочки слитка в любой момент времени t.

Время достижения соответствующей температуры поверхности определяется из выражения:

,(3.27)

где r – плотность жидкой стали; q_к – скрытая теплота плавления стали;

l – коэффициент теплопроводности стали.

Уравнения (3.26), (3.27) позволяют построить зависимости температуры поверхности слитка t_n и толщины затвердевающей оболочки d от времени t или глубины жидкой лунки L для заданных скоростей разливки и температуры поверхности слитка в конце затвердевания t_к..

На основании приведенных выше уравнений определим температуру поверхности по длине слитка при разливке на МНЛЗ заданной марки стали.

Принимаем температуру поверхности слитка в конце затвердевания металла t_к=900⁰С; теплоемкость затвердевшей стали С=0,545 кДж/(кг*К); теплопроводность стали l=29 Вт/(м*К); скрытую теплоту затвердевания q_к=270 кДж/кг; коэффициент кристаллизации k=30 мм/мин^0,5; эффективную высоту кристаллизатора Н=0,9 м.

По значению толщины оболочки d и температуры поверхности t_п слитка на выходе из кристаллизатора и температуре поверхности слитка в конце зоны затвердевания определяем из условий (t – время от начала выхода из кристаллизатора; L – расстояние от среза кристаллизатора) найдем

Толщина оболочки слитка на выходе из кристаллизатора была определена выше и составляет 19,97 мм.

Температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора равна 1190 ^оС.

Относительная температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора:

в конце затвердевания слитка

Тогда

Используя уравнения (3.25), (3.26) и задаваясь температурой поверхности слитка, определим зависимости

Время, необходимое для достижения температуры поверхности 1150⁰С при j=0,51 составит

Относительная температура поверхности:

Определим

После подстановки получим t=29,3 с или 0,49 мин.

Толщина оболочки слитка при t_n=1150⁰C

 мм.

Расстояние точки с t_n=1150⁰C от нижнего среза кристаллизатора:

L=wt=1,3*0,49=0,63 м.

Распределение температуры поверхности и толщины корки слитка по длине непрерывнолитого слитка при j=0,51 приведено в таблице 4.

Данные, приведенные на рис.2 (Приложение 1), иллюстрируют распределение температуры поверхности по длине слитка и изменение толщины закристаллизовавшейся оболочки.

Наличие распределения температур по длине слитка и толщине оболочки позволяет определить тепловые потоки на поверхности слитка, необходимые для отвода физической теплоты оболочки и теплоты кристаллизации q_кр:

, (3.28)

, (3.29)

где t_ср1, t_ср2 – средняя температура оболочки в начале и конце участка охлаждения; d₁, d₂ – толщина оболочки в начале и в конце участка охлаждения; L₁, L₂ – расстояние от торца кристаллизатора на входе и выходе с участка охлаждения; w – скорость вытягивания слитка; С – теплоемкость затвердевшего металла.

Таблица 4. Изменение температуры поверхности заготовки и толщины корки по длине непрерывного слитка.

Зная тепловой поток и температуру поверхности, можно определить

Для выполнения требований по плавному изменению интенсивности охлаждения слитка по его длине для стали различных марок и возможности регулирования длины участка водяного охлаждения в зависимости от скорости литья и глубины жидкой лунки вся зона вторичного водяного охлаждения разбивается на отдельные секции. Каждая секция обеспечивается самостоятельным подводом воды и установкой соответствующих форсунок.

При расчете основных параметров систем вторичного охлаждения радиальных и криволинейных машин необходимо скорректировать плотность орошения слитка по малому радиусу за счет стекания воды, уменьшив его на 20…30 % по сравнению с большим радиусом.

Как показывает практика эксплуатации слябовых машин, протяженность зоны форсуночного охлаждения по узким граням может быть сокращена на 20…30 %.

Определим расход воды на четырехроликовую секцию длиной l=1 м, расположенную на расстоянии L=2,0 м от мениска металла.

Как следует из уравнений (3.28), (3.29) необходимо определить среднюю температуру и толщину оболочки в начале и конце участка охлаждения. По приведенным числовым данным и данным рис.2 определим, что t_п на входе в секцию составляет 1130 ⁰С, а на выходе из секции t_п =1090⁰С, соответственно толщина образовавшейся корки слитка на входе и выходе из секции соответственно составили d₁ =30 и d₂ =38 мм.

Принимаем с целью упрощения расчета линейное изменение температу-ры по толщине корочки. Тогда

Суммарный тепловой поток q на поверхности слитка, обусловленный отводом физической теплоты и теплоты кристаллизации, составит:

а средний коэффициент теплоотдачи соответственно:

Плотность орошения на данном участке составит:

Учитывая, что секция расположена практически вертикально, расход воды на грань по большому радиусу и грань по малому радиусу будет одинаков, а общий расход воды на секцию составит:

Похожие работы

Проект толкательной печи для нагрева заготовок под прокатку (125х125х12000мм) из низколегированной стали производительностью 80 т/ч

Скачать

27346

0

5

... обзор Проходные печи с роликовым подом Существующие печи по технологическому назначению делятся на: 1) нагревательные и 2) термические. Нагревательные печи используют для нагрева заготовок перед последующей обработкой давлением—прокаткой, ковкой, штамповкой и т. п. Нагрев изделий под термообработку производится в термических печах. В прокатных цехах для нагрева металла перед прокаткой и ...

Системы технологий

Скачать

259162

24

61

... ? 25. В чем сущность биохимических, фотохимических, радиационно-химических, плазмохимических процессов? Указать области их применения. 26. Какие основные группы физических процессов используют в системах технологий? 27. Дать определение машиностроению как комплексной области. Какова структура машиностроительного предприятия? 28. Раскрыть сущность понятий «изделие», «деталь», «сборочная единица ...

Технология строительного производства

Скачать

188666

2

43

... лицевой (желтый) или отборный красный кирпич. Если для ложковых и тычковых рядов использовать кирпичи разного цвета, получится полосатая стена. Впрочем, об узорах мы поговорим позже. А сейчас вернемся к технологии строительных работ. Толщина швов при любой системе перевязки должна быть около 10 мм. Через каждые 2 — 3 ряда проверяют горизонтальность кладки и при необходимости корректируют ...

Прошлое, настоящее и будущее Государственной холдинговой компании "Лугансктепловоз"

Скачать

75985

0

0

... тепловозов ТЭ136 мощностью 6000 л.с. в секции и тепловоза ТЭ127 для экспорта. Проводилась реконструкция завода, техническое и технологическое переоснащение [3].  К 1989 году объединение «Лугансктепловоз» второй год работало в условиях полного хозяйственного расчета и самофинансирования. В сравнении с 1987 годом в объединении наметились некоторые положительные тенденции в темпах роста объемов ...