- •Задание
- •Содержание работы:
- •Содержание
- •Введение
- •1 Исходные данные
- •Описание машины непрерывного литья слябовых заготовок
- •3 Параметры жидкого металла
- •4 Продолжительность затвердевания слябовой непрерывнолитой заготовки
- •5 Скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора
- •6 Скорость разливки металла и диаметр каналов разливочных стаканов
- •7 Параметры настройки кристаллизатора и поддерживающих элементов зоны вторичного охлаждения
- •8 Режим первичного охлаждения заготовки
- •9 Режим вторичного охлаждения заготовки
- •10 Продолжительность разливки стали и производительность мнлз
- •Заключение
- •Список используемых источников
8 Режим первичного охлаждения заготовки
На слябовых МНЛЗ используются сборные кристаллизаторы, состоящие из четырех медных плит, каждая из которых для жесткости крепится шпильками к индивидуальной стальной плите. По толщине используемых медных плит кристаллизаторы подразделяются на тонкостенные и толстостенные. В тонкостенных кристаллизаторах плиты изготовляются из холоднодеформированной меди толщиной 15…25 мм, а в толстостенных – из горячедеформированной меди толщиной 60…90 мм. Более широкое распространение получили толстостенные кристаллизаторы, обладающие большей жесткостью и надежностью в работе. В толстостенных кристаллизаторах вода со скоростью 6…10 м/с подаётся в просверленные в медной плите цилиндрические каналы либо в фрезерованные каналы прямоугольной формы с наружной стороны медной плиты (рис. 2).
Основным показателем, характеризующим режим первичного охлаждения заготовки в кристаллизаторе, является расход охлаждающей воды. Предварительно перед расчетом расхода воды необходимо, пользуясь вышеприведенной информацией, выбрать форму каналов охлаждения в кристаллизаторе и вычислить их количество по формуле:
(16)
где: - количество каналов, шт.;
- периметр кристаллизатора в средней его часть по осям каналов, мм;
- расстояние между осями соседних каналов, мм.
В формуле (16) периметр по осям каналов в средней части кристаллизатора определяется по формуле:
(17)
где: - расстояние между широкими плитами кристаллизатора в его верхней и нижней частях, мм;
- расстояние между узкими плитами кристаллизатора в его верхней и нижней частях, мм;
- расстояние от внутренней стороны медной плиты кристаллизатора до оси каналов, мм.
Расход воды на охлаждение кристаллизатора должен быть таким, чтобы обеспечивалось выполнение двух условий:
– температура воды на выходе из кристаллизатора не должна превышать 40…45 °С для предотвращения отложения солей внутри каналов;
– скорость циркуляции воды в каналах должна быть в интервале 6…10 м/с для предотвращения образования застойных зон с локальным перегревом.
Расход воды, обеспечивающий выполнение первого условия, определяется по формуле:
где: - расход воды на охлаждение кристаллизатора по рассматриваемому условию, м3/ч;
- средняя плотность теплового потока от заготовки к кристаллизатору, Вт/м2;
- площадь поверхности кристаллизатора, воспринимающая тепловой поток, м2;
- плотность воды, кг/м3;
- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·град);
- перепад температуры воды в кристаллизаторе, °С.
В формуле (18) средняя плотность теплового потока от заготовки к кристаллизатору вычисляется по формуле:
где: - коэффициент теплопроводности затвердевшего металла, Вт/(м·град);
- средний перепад температуры между температурой жидкого металла и температурой поверхности заготовки, °С;
- средняя толщина слоя затвердевшего металла в кристаллизаторе, м.
Рекомендуются следующие значения коэффициента теплопроводности:
- для углеродистой стали;
- для легированной стали;
Средний перепад температуры между температурой жидкого металла и температурой поверхности заготовки изменяется в диапазоне 350…400 °С.
Средняя толщина слоя затвердевшего металла в кристаллизаторе определяется по формуле:
где: - высота кристаллизатора, м;
- величина недолива жидкого металла до верхнего края медной плиты кристаллизатора, м.
В формуле (18) площадь поверхности кристаллизатора, воспринимающая тепловой поток, рассчитывается по уравнению:
Удельная теплоемкость воды может быть принята равной 4,187 кДж/(кг·град).
В формуле (18) перепад температуры воды в кристаллизаторе вычисляется как разность между температурой воды на выходе из кристаллизатора (40…45 °С) и ее температурой на входе (15…25 °С).
Расход воды, обеспечивающий выполнение второго условия – заданную скорость ее движения в каналах кристаллизатора, определяется по формуле:
где: - площадь поперечного сечения канала, м2;
- скорость движения воды в канале, м/с.
Скорость движения воды в канале кристаллизатора изменяется в интервале 6…10 м/с.
После вычисления расхода воды по формулам (18) и (22) принимается наибольшее значение расхода воды.