Производство стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Вместимость конвертера: G=160 т

Состав металлошихты: чугун 76%, лом 24%

Температура чугуна: Т чуг.=1350 єC (1623 K)

Температура стали (на выпуске): Т ст =1635 єC (1908 K)

Таблица №1. Состав чугуна и лома

Металлошихта	Химический состав, масс %
	C	Mn	Si	S	P
Чугун	4,4	0,4	0,6	0,02	0,20
Лом	0,3	0,55	0,45	0,04	0,052

Характеристика заданной марки стали

Сталь 25ГС

Заменитель - стали: 17Г1С;17ГС;25Г2С

Вид поставки: поковки по ГОСТ 8479 - 70 и ТУ 24004823 - 90

Назначение - крупные детали, цилиндры гидропрессов, валы гидротурбин и т. д.

Химический состав стали 25ГС, масс %

ГОСТ 5781-82

Таблица №2

C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P	Cu
			не более
0,20-0,29	0,60-0,90	1,2-1,6	0,30	0,30	0,045	0,040	0,30

Таблица №3. Механические свойства. (ТУ 24004823-90)

Термообработка	Температура	Среда охлаждения	Сечение мм	, МПа	, МПа	, %	, %	KCU, Дж/смІ	Твёрдость, HB
				не более
Нормализация	900-930	Воздух	До 500	280	480	17	35	50	143-179
Отпуск	580-610	То же	501-800	280	480	15	30	50	143-179

Технологические свойства

Температура ковки: начало -1200 єС ; конец - 850 єС

Флокеночувствительность: не флокеночувствительна.

Предварительная оценка состава стали перед выпуском

Таблица №4. Изменение состава при выплавке стали

Показатели	Содержание примесей, %
	C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu
Марочный состав стали	0,25	0,70	1,30	0,03	0,03	0,30	0,30	0,30
Чугун	4,60	0,70	0,20	0,02	0,15
Металлолом	0,30	0,45	0,55	0,04	0,052
Средний состав шихты	3,416	0,564	0,436	0,025	0,164
Состав стали перед выпуском	0,24	следы	0,059	0,018	0,0127
Окислилось примесей	3,176	0,564	0,377	0,007	0,151

Расчёт ведётся на 100 кг металлошихты.

Средний состав шихты рассчитывается по уравнению:

, (1)

где: - среднее содержание элемента в металлошихте;

- содержание элемента в чугуне;

- содержание элемента в ломе;

- доля лома в металлической части шихты.

Рассчитаем, например, среднее содержание углерода в металлошихте:

%.

а) Оценка содержания углерода:

Содержание углерода оценивается по среднему марочному составу за вычетом углерода, вносимого ферросплавами в предположении, что повышение содержания марганца и хрома на 0,1 % при использовании высокоуглеродистых ферросплавов сопровождается увеличением содержания углерода на 0,01 %, при использовании среднеуглеродистых - на 0,003 %, а при использовании низкоуглеродистых - на 0,001 %. [C] ? 0,24 %

б) Оценка содержания марганца на выпуске:

Содержание марганца на выпуске оценивается по окисленности шлака через константу равновесия реакции:

[Mn] + (FeO) = (MnO) + Fe

Определение константы равновесия:

Lg K_Mn = (2)

K_Mn=

Уравнение материального баланса для марганца выглядит следующим образом:

(3)

В предварительных расчётах принимается: Gм=90 кг, Gшл=12 кг.

Определение содержания железа в конечном шлаке Fe общ:

(4)

где [C] - содержание углерода в стали перед выпуском, %масс.

Определение отношения коэффициентов активности в конечном шлаке:

В соответствии с теорией регулярных ионных растворов:

(5)

Значение берётся из интервала 0,13-0,16, так как B=3

Таким образом, получаем:

в) Оценка содержания фосфора на выпуске:

Содержание фосфора перед выпуском можно рассчитать через коэффициент его распределения между металлом и шлаком

Размещено на http://www.allbest.ru/

(6)

где (CaO) берётся из интервала 45-47%.

Таким образом:

,

но при

[C]>0,1

=80ч100,

поэтому принимаем =100

Уравнение баланса фосфора имеет вид:

(7)

Отсюда:

(8)

г) Оценка содержания серы на выпуске:

Содержание серы перед выпуском оценивается по балансовому уравнению, где в приходной части баланса, помимо серы металлошихты, учитывается сера, попадающая в конвертер с миксерным шлаком :

(9)

Отсюда:

(10)

На основании производственных данных примем:

Коэффициент распределения серы (из интервала 3-5)

Количество миксерного шлака (из интервала 0,4-0,7% от веса чугуна)

Содержание серы в миксерном шлаке (из интервала 0,30-0,45%)

Таким образом:

Так как содержание серы в металле на выпуске оказалось меньше,чем марочное содержание серы, то во внедоменной десульфурации чугуна нет необходимости.

Материальный баланс конвертерной операции

1. Определение расхода извести и состава конечного шлака.

а) Количество окислившихся примесей:

Количество окислившихся примесей на 100 кг шихты составляет:

,

где 2,14; 1,29; 2,29 - соответствующие стехиометрические коэффициенты пересчёта количества окислившихся примесей в количество образующихся оксидов.

Таким образом:

кг

б) Количество футеровки, перешедшей в шлак:

Количество футеровки, перешедшей в шлак, принимается равным 3,0 кг/тонну стали (из интервала 2,0-3,0 кг/тонну стали):

Размещено на http://www.allbest.ru/

в) Загрязнения металлолома, перешедшие в шлак:

Загрязнения лома, перешедшие в шлак составляют 1% от веса самого лома:

сталь баланс машина работа

Размещено на http://www.allbest.ru/

г) Количество миксерного шлака, попавшего с чугуном:

Количество миксерного шлака составляет 0,4-0,7% от массы чугуна:

Размещено на http://www.allbest.ru/

д) Количество вводимой извести:

Формула для расчёта количества вводимой извести выглядит следующим образом:

(12)

Состав различных материалов, принимающих участие в шлакообразовании.

Таблица 5

Материал	Состав, %
	CaO	SiO2	Al2O3	MgO	S	CO2	H2O
Известь	84.0	3.0	2.8	7.0	0.0	3,1	0
Футеровка	52.0	2.0	2.0	42.0	0.0	0.0	0.0
Миксерный шлак	25.0	45	5	8	0,3	0.0	0.0
Загрязнения лома	0.0	65.0	35.0	0.0	0.0	0.0	0.0

Таким образом, масса вводимой извести равна:

кг

Таблица №6. Количество и состав шлака

Показатель	Масса источника металлошихты	Масса компонентов, кг/100 кг шихты
			SiO2
Окисление примесей (Si,Mn,P) металлошихты	2,041		1,207	0,486		0,347
Добавки извести	6,067	5,096	0,182		0,425		0,170
Расход огнеупоров	0,270	0,140	0,005		0,113		0,005
Миксерный шлак	0,532	0,133	0,239		0,043		0,027
Загрязнения металлолома	0,240		0,156				0,084
Масса шлака без и , кг	9,149	5,369	1,79	0,486	0,581	0,347	0,286
Общая масса шлака, кг	11,089	5,369	1,79	0,486	0,581	0,347	0,286	1,479	1,514	0,423
Состав шлака, %	100	50,938	16,139	4,384	5,236	3,133	2,578	13,357	13,678	3,82

е) Содержание оксидов железа в шлаке:

Содержание оксидов железа составляет:

(15)

2. Определение выхода жидкой стали.

а) Количество окислившихся примесей:

(19)

б) Количество окислившегося железа:

в) Потери металла с пылью:

Потери металла с пылью принимаются равными 1,5-2,0% от металлической части шихты:

г) Потери металла в виде корольков:

Потери металла в виде корольков принимаются равными 6-10% от массы шлака:

(22)

д) Потери металла в виде загрязнений металлолома:

Потери металла в виде загрязнений металлолома принимаются равными 1-2% от массы лома:

Таким образом, масса стали равна:

Выход жидкой стали составляет:

е) Уточнение окончательного состава стали перед выпуском из конвертера:

Основность шлака равна:

Марганец:

=11,177 кг

=91,68 кг,

получим:

Фосфор:

Сера:

3. Определение расхода кислорода.

а) Количество кислорода, необходимое для окисления примесей:

,

где - доля углерода, окисляющегося до равна 0,10 (выбирается из интервала 0,10-0,15)

кг

б) Количество кислорода, необходимое для образования оксидов железа в шлаке:

кг

в) Количество кислорода, необходимое для образования пыли из :

кг

г) Количество кислорода, поступившего в конвертер с окалиной металлолома:

кг,

где масса окалины составляет 1% от массы лома, то есть

кг.

д) Общая масса газообразного кислорода, необходимая для проведения конвертерного процесса:

е) Масса технического кислорода, требуемого на проведение конвертерного процесса:

Где %О2- доля кислорода в техническом кислороде, %.

K - коэффициент использования кислорода.

ж) Объём технического кислорода, требуемого на проведение конвертерного процесса:

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Определение количества отходящих газов.

а) Масса продуктов окисления углерода:

Размещено на http://www.allbest.ru/

б) Недопал при разложении извести:

Размещено на http://www.allbest.ru/

в) Азот дутья:

г) Неусвоенный кислород дутья:

G_от.г=7,834+0,188+0,034+0,342=8,398

д) Объём отходящих газов:

, (37)

где - масса го компонента отходящего газа;

- его молекулярный вес.

е) Состав отходящих газов:

Состав отходящих газов вычисляется по соотношению:

(38)

Таблица №7. Объём и состав отходящих газов

	Газы	?
Масса, кг.	6,67	1,16	0,342	0,034	8,206
Объём, м3.	5,336	0,593	0,24	0,0275	6,196
% объёмн.	86,12	9,57	3,87	0,44	100,0

Таблица №8. Материальный баланс конвертерной плавки

Приход	кг	%	Расход	кг	%
Чугун	76,000	66,81	Сталь	91,745	80,66
Металлолом	24,000	21,1	Шлак	11,089	9,75
Известь	6,067	5,33	Газы	8,399	7,38
Миксерный шлак	0,532	0,47	Потери металла: с пылью с корольками	1,6 0,665	1,41 0,59
Футеровка	0,27	0,24	в виде загрязнения металлолома	0,24	0,21
Кислород	6,882	6,05
Итого	113,751	100,0	Итого	113,739	100,0

Невязка:

5. Тепловой баланс конвертерной плавки

Приход тепла.

а) Физическое тепло чугуна:

- теплоемкость твердого и жидкого чугуна (соответственно 0,746 и 0,838);

- теплота плавления чугуна, равная 218 кДж/кг;

- температуры плавления чугуна и фактическая температура чугуна перед заливкой в конвертер, є C;

- масса чугуна, кг;

- пересчет кДж в МДж.

Температуру плавления чугуна определяем по диаграмме Fe-C.

Таким образом:

МДж

б) Химическое тепло окисления примесей и железа:

Окисление углерода:

и - тепло, выделяющееся при окислении углерода до и (соответственно 10,47 и 34,09 МДж/кг);

- доля углерода, окислившегося до;

- количество окислившегося углерода, %;

- вес металлошихты, кг.

МДж

Окисление кремния:

- теплота окисления кремния, 31,1 МДж/кг.

МДж

Окисление марганца:

- теплота окисления марганца, 7,36 МДж/кг.

МДж

Окисление фосфора:

- теплота окисления фосфора, 25 МДж/кг.

Окисление железа:

- тепло, выделяющееся при окислении железа до и (соответственно 4,82 и 7,37 МДж/кг);

- доля железа, окислившегося до.

МДж

в) Тепло шлакообразования:

Для реакции:

- теплота образования, 2,04 МДж/кг;

- содержание в шлаке, %.

МДж

Для реакции:

- теплота образования, 4,7 МДж/кг;

- содержание в шлаке, %.

МДж

г) Тепло миксерного шлака:

теплоёмкость миксерного шлака,

температура миксерного шлака, °C °C;

количество миксерного шлака, кг 0,532 кг;

теплота плавления миксерного шлака; 208

МДж

Расход тепла.

а) Теплосодержание стали (полупродукта):

теплоемкость твердой и жидкой стали (соответственно 0,7 и 0,838 );

- температура плавления стали, и температура стали на выпуске из конвертера;

- теплота плавления стали, 242 кДж/кг;

- масса стали, кг;

- пересчет кДж в МДж.

Температура плавления стали оценивается по диаграмме Fe-C.

Таким образом:

МДж

б) Теплосодержание шлака:

- теплоемкость шлака, 1,25

- температура шлака, равная (), ;

- теплота плавления шлака, 209,5;

- масса шлака и масса корольков, кг.

МДж

в) Тепло, теряемое с отходящими газами:

,

- соответственно количество (кг) и теплоемкость () каждого из составляющих отходящих газов:

- температура отходящих газов, принимается, как среднее между температурой чугуна и температурой стали на выпуске из конвертера,

°C.

=16,437 МДж

Таблица №10. Тепловой баланс конвертерной плавки

приход	МДж	%	расход	МДж	%
физическое тепло чугуна	94,359	54,43	энтальпия стали	128,686	72,73
тепло экзотермических реакций	72,74	41,96	энтальпия шлака	26,612	15,04
тепло шлакообразования	5,283	3,05	тепло, теряемое с отходящими газами	16,437	9,29
тепло миксерного шлака	0,972	0,56	теплопотери в окружающую среду	5,2	2,94
итого	173,354	100,0	итого	176,935	100,0

Невязка:

Рассчитаем температуру нагрева лома по формуле:

6. Производительность конвертера.

Производительность конвертера P (кг жидкой стали в год) рассчитывается по формуле:

,

где: (54)

- вместимость конвертера, ;

- продолжительность плавки, ;

- количество минут в сутках;

- длительность ремонтов в сутках.

Продолжительность цикла плавки складывается из операций, длительность которых приведена ниже (мин), для 160 т конвертера:

- завалка скрапа	3
- заливка чугуна	3
- продувка с интенсивностью 3,5	16
- отбор проб, замер температуры, ожидание анализа	4
- слив металла	4
- слив шлака	2
- подготовка конвертера	3
- неучтенные задержки	3
Итого цикл плавки	38

Простои конвертера (сутки) можно определить из выражения:

,

где: (55)

- стойкость футеровки конвертера, k = 2000 плавок;

- длительность одного ремонта, сутки;

)

т. жидкой стали в год.

7. Расчёт раскисления и легирования стали.

При выборе типа используемых раскислителей и легирующих исходят из их состава и стоимости.

Особое внимание при производстве низкоуглеродистых сталей (сталь 25ГС относится к их числу) уделяют содержанию в ферросплавах углерода, а при выплавке высококачественных и высоколегированных сталей - также и содержанию фосфора. Обычно при выплавке высоко- и среднеуглеродистых сталей применяют высокоуглеродистые ферросплавы, а при выплавке малоуглеродистых сталей - средне и низкоуглеродистые ферросплавы.

Таким образом, для выплавляемой стали 25ГС в качестве легирующих добавок целесообразно использовать ФС75 и ФМн 0,5 в связи с низким содержанием в них углерода.

Также необходимо отметить и то, что в данном случае нет необходимости легирования феррохромом, так как в стали 25ГС хром является примесью.

Расчёт ведётся на 100 кг жидкой стали.

Как правило, легирование стали марганцем, хромом и кремнием осуществляют при выпуске металла из сталеплавильного агрегата в ковш при максимальном предотвращении попадания в ковш окислительного шлака.

Таблица №11. Химический состав используемых ферросплавов

Ферросплав	C	Mn	Cr	Si	P	S
ФМн0,5	0,5	85,0	0,4	2,0	0,30	0,03
ФС75	-	0,4	0,4	75,0	0,05	0,02

а) Количество вводимых легирующих:

,

где: (56)

- содержание легирующего компонента в стали конечное, перед выпуском и в ферросплаве, % масс.;

- коэффициент усвоения легирующего компонента, доли;

- вес жидкой стали, кг.

Принимаем: сталь баланс машина работа

при условии попадания в ковш малого

количества окислительного шлака.

Таким образом, количество присаживаемого ферромарганца равно:

=1,398 кг.

Необходимо учесть кремний (2%), который был внесён с ферромарганцем.

Для этого воспользуемся следующей формулой:

,

где (57)

повышение содержания го компонента при введении ферросплава в сталь;

масса вводимого ферросплава, кг;

содержание го компонента в ферросплаве, %.

0,028 кг.

Таким образом, с ферромарганцем дополнительно вносится 0,028 кг. кремния.

Его нужно учесть при расчёте необходимого для легирования ферросилиция:

=1,195 кг.

б) Количество вводимого алюминия для раскисления стали:

Необходимое количество алюминия на раскисление:

,

где: (58)

= 0,3 (раскисление кусковым алюминием в ковше);

,

Примем

[Al] = 0,05 %;

,

Здесь

.

Концентрация кислорода в полупродукте (на выпуске из конвертера):

(59)

По равновесию реакции

[C]+[O]={CO}

определяем :

.

По равновесию реакции

Fe+[O]=(FeO)

определяем :

=2,04

.

Таким образом: = 0,042 %.

Конечная концентрация кислорода в стали (равновесие с алюминием):

(Al₂O₃)= 2[Al]+3[O]

,

где:

- параметр взаимодействия.

Учитывая, что

и то, что значения параметров взаимодействия кислорода равны -0,41, -0,13, -0,02, -0,038, -3,9 при 1600°С по углероду, кремнию, марганцу, хрому и алюминию соответственно, получаем:

= 0,790

= 0,0004 %.

Необходимое количество алюминия на раскисление составит:

= 0,323 кг.

в) Уточнение содержания фосфора в стали:

Вес конвертерного шлака, попавшего в ковш:

,

где:

- диаметр ковша, 5 м;

- плотность шлака, 3,3 т/м³;

- высота слоя шлака в ковше, 0,04 м.

= 2,592 кг.

Если предположить, что в результате раскисления весь фосфор перейдёт из шлака в металл, то его содержание в стали увеличится на:

= 0,00004 %.

Таким образом, конечное содержание фосфора в стали будет равно:

= 0,015 + + 0,00004 = 0,020 %.

8. Перемешивание и дегазация стали в ковше при продувке нейтральным газом.

Стандартная технология выплавки стали 25ГС не включает в себя продувку нейтральным газом в ковше, так как содержание газов в стали 25ГС строго не регламентируется.

Но, если сталь будет использована для изготовления ответственных деталей узлов машин (например, цилиндры гидропрессов, валы гидротурбин), то в ней необходимо обеспечить ; .

Согласно уравнению Геллера, расход нейтрального газа для обеспечения требуемого содержания азота и водорода в стали должен составлять:

,

где:

- расход нейтрального газа, мі/т;

- молекулярная масса удаляемого газа;

- константа растворения газа;

- давление газа над расплавом, 0,1 Мпа;

и - начальное и конечное содержание растворённого в стали газа.

Константа растворения водорода равна:

Константа растворения азота равна:

Расход нейтрального газа (для удаления водорода) равен:

мі/т

Расход нейтрального газа (для удаления азота) равен:

мі/т

Максимально возможный расход аргона составляет:

,

где

- плотность стали, кг/мі;

- глубина погружения фурмы; (для 160-т ковша 2,5 метра, так как высота 160-т ковша составляет примерно 3,8 метра)

- скорость всплывания пузырей, 0,3 м/с.

=0,036

Расчёт удельной мощности перемешивания:

,

где

- расход газа, мі/мин;

- температура металла, K;

- масса стали, т;

- глубина погружения фурмы.

Время полного перемешивания в этом случае составит:

,

где

с = 11,5 минут.

Фактическое время продувки:

,

где:

- степень приближения к равновесию (0,7-0,8)

минуты

Для того, чтобы обеспечить требуемые концентрации по азоту и водороду время продувки аргоном должно составлять:

минуты

Следовательно, только за счёт продувки металла аргоном в ковше требуемых концентраций по газовым примесям достигнуть нельзя, так как даже при максимальном расходе аргона время продувки составляет всего 15,3 минуты.

9. Изменение температуры стали в ходе внепечной обработки.

а) Изменение температуры при выпуске стали из конвертера:

,

где:

- теплопотери через футеровку (40°С);

- изменение температуры при легировании:

За счёт ФС75:

За счёт ФМн0,5:

Следовательно, ? 0°C

- изменение температуры при раскислении металла (+15°C)

б) Изменение температуры при продувке нейтральным газом:

Первые 3 минуты продувки температура стали падает со скоростью 4 °C/мин.

Последующие 12,3 минуты - со скоростью 1,5 °C/мин.

Таким образом:

в) Температура стали на входе в кристаллизатор:

°C,

где:

= 1535 °С.

10. Теплофизические основы работы МНЛЗ.

Исходные данные:

Марка стали: 25ГС

a = 160 мм. - толщина заготовки

b = 160 мм. - ширина заготовки

M = 160 т. - ёмкость конвертера

Расчет скорости вытягивания.

Скорость вытягивания, м/мин:

= = 21,6 м/мин,

где аЧb - сечение кристаллизатора,;

с - плотность металла, 7,6 т/м³;

ф - среднее время одной плавки в конвертере, 40 мин;

ц - коэффициент задержки, 0,95;

N - количество ручьев;

M - ёмкость конвертера, т.

Заготовка, имеющая сечение 160Ч160 мм, относится к сортовым заготовкам (<4; a<200).

Поэтому рекомендуемая скорость вытягивания должна быть около 5 - 6 м/мин, следовательно, необходимо увеличить число ручьёв N.

При N=6 получаем:

= = = 3,61 м/мин.

Расчет металлургической длины.

Полное время кристаллизации слитка:

===7,6 мин,

где a - толщина заготовки, мм;

К - коэффициент затвердевания (для сортовых заготовок К = 28 - 30 мм/мин^0,5).

Металлургическая длина, м:

L_мет = = 3,61 ·7,6 = 27,4 м,

где - скорость вытягивания, м/мин;

- полное время кристаллизации, мин.

>18,5 метров, значит, в цехе рационально использование криволинейной МНЛЗ.

Расчет кривой плавного выпрямления слитка.

Зададимся значениями некоторых величин:

=10 - базовый радиус машины, м.

C = 0,6 - безразмерная толщина закристаллизовавшейся оболочки (корочки),мм.

- допустимая деформация слоёв металла.

t = 1 - расстояние между точками правки, м.

°C - температура поверхности слитка.

Расчет проводится для углеродистой стали, имеющей состав:

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Fe
0,25	1,10	0,70	0,03	0,04	0,4	0,4	97,88

Т_сол = 1535 - 200·[C] - 16·[Si] - 6·[Mn] - 93·[P] - 1100·[S] - 1,7·[Cr] - 3,9·[Ni] = 1535 - - 0,25 · 200 - 16 · 0,7 - 6 · 1,1 - 93 · 0,04 - 1100 · 0,03 - 1,7 = 1428 °С.

При C = 0,65 толщина закристаллизовавшейся оболочки (корочки)

Время движения слитка к точке разгиба:

Коэффициент интенсивности охлаждения:

где температура конца ТИХ.

Расстояние от нейтральной оси опасного слоя:

Время нахождения деформируемого слоя в температурном интервале хрупкости:

Проверка:

м.

выбрано правильно.

Расчёт точек распрямления (R):

Расчёт промежуточного ковша

Длина промковша:

= = + = 6000 мм, где

- длина промковша, мм;

- количество ручьев;

- расстояние между ручьями, мм;

= 250 мм. (из интервала 200-250 мм.)

Ширина промковша:

= 600 - 800 мм; примем = 1000 мм.

Высота промковша:

= 700 мм (высота необходимая для организации струи)

- неснижаемая высота (250 - 300 мм), необходимая для предотвращения образования воронок при истечении металла и попадания шлака в кристаллизатор;

- высота, обеспечивающая время необходимое для смены ковшей:

м,

где

- снижаемый объем, мі;

- плотность жидкого металла, кг/м³;

- масса металла, кг;

- количество ручьев;

- плотность твердого металла, кг/м³;

- скорость вытягивания, м/мин;

- время смены ковшей (5 - 10 мин).

запас до аварийного носка 100 мм.

Общая высота промковша:

= 300 + 702 + 100 = 1102 мм.

Объем промежуточного ковша:

= 1,102 · 6,0 · 1,0 = 6,612 м³.

Расчет параметров качания кристаллизатора

Амплитуда качания:

= 14,8·4,05·0,2 = 12,0 мм,

где

- скорость разливки, м/мин;

- время опережения, с.

Частота качания:

f = 1,37 · 60 = 82,2 ^кач/_мин.

Тепловая работа кристаллизатора.

- отвод тепла перегрева, МДж:

= 193,5· 800 · 30 = 4,6 МДж, где

- теплоемкость жидкого металла 800 Дж/(кг·град.);

- температура перегрева (20 - 30 ?C);

- масса металла в кристаллизаторе, кг:

= 0,16 · 0,16 · 1,05 · 7200 = 193,5 кг.,

где

- эффективная высота кристаллизатора 1,05 м.

- скрытая теплота кристаллизации, МДж:

= 270 · 10³ · 2 · (0,16 + 0,16)··1,05· 7600 = 689,5· МДж,

- масса корочки, кг;

- толщина корочки на выходе из кристаллизатора, мм;

- скрытая теплота плавления 270 · 10³ Дж/кг.

- теплота охлаждения корочки, МДж:

= 2·(0,16 + 0,16) · ·1,05· 7600 · 0,75 10³ · = 314,1· МДж.

- тепло, отобранное водой, МДж:

=2,56 · 990 · 4200 · 7· 0,26 = 19,4 МДж,

где

-перепад температуры воды 6 - 12 °С, примем 7 °С;

-плотность воды принимаем равной 990 кг/м³;

-теплоемкость воды, равная 4200 Дж/(кг ? °C);

- время охлаждения в кристаллизаторе, мин;

-расход воды 200 - 250 м³/час на погонный метр кристаллизатора,

примем 240 м³/(час·м) = 4,0 м³/(мин·м).

Заготовка 0,16 Ч 0,16 периметр кристаллизатора:

= 2Ч(0,16+0,16) = 0,64 м и = 0,64·4,0 = 2,56 м³/мин.

19,4 = 4,6 + 689,5 · + 314,1 ·

= 0,0147 м = 14,7 мм.

Расчёт ЗВО

Определение температуры поверхности по длине зоны вторичного охлаждения

,

где

- эффективная высота кристаллизатора, 1,05 м;

- скорость вытягивания, м/мин;

- коэффициент затвердевания, 29 мм/мин^0,5;

- толщина корочки на выходе из кристаллизатора, мм:

= 29· = 14,8 мм;

,

где:

- температура кристаллизации стали, 1428 ?С;

- температура поверхности заготовки в конце полного затвердевания (не менее 800 °С).

tx	Qx	Tx	t,--с	t,--мин	s,--мм	L, м
1075	0,7703	7,707317	0,0	0,0	0,00	0,00
1060	0,7423	6,76087	19,1	0,3	16,35	1,15
1040	0,7283	6,360825	32,4	0,5	21,30	1,95
1020	0,7143	6	48,8	0,8	26,16	2,94
1000	0,7003	5,672897	69,1	1,2	31,12	4,16
980	0,6863	5,375	93,8	1,6	36,26	5,65
960	0,6723	5,102564	123,9	2,1	41,67	7,45
940	0,6583	4,852459	160,3	2,7	47,39	9,64
920	0,6443	4,622047	204,0	3,4	53,47	12,27
850	0,5952	3,941176	435,0	7,3	78,09	26,17

Производительность машины

Пропускная способность:

P = т/год,

где

- пропускная способность при выплавке заготовки определенного сечения, т/год;

- количество плавок в серии при разливке методом плавка на плавку (4 - 8);

- масса разливаемого металла (вместимость ковша или вместимость конвертера), = 180т;

- время разливки стали из сталеразливочного ковша, 40 мин;

- пауза, время подготовки машины к приему плавки без изменения размеров заготовки, 40 - 60 мин;

- коэффициент, учитывающий степень загрузки оборудования, = 0,85.

= = 2014354 т/год.

Размещено на Allbest.ru

...