Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Магнитогорский Государственный технический университет им. Г.И. Носова

Кафедра металлургии черных металлов

Курсовая работа

по дисциплине “Разливка и кристаллизация стали”

на тему “Расчет технологических параметров непрерывной разливки стали”

Выполнил:

Мошкунов В.В.

Проверил:

Селиванов В.Н.

Магнитогорск 2007

Содержание

Введение

1. Краткое описание МНЛЗ

2. Расчет основных технологических параметров

2.1 Определение параметров жидкого металла

2.2 Расчет продолжительности затвердевания заготовки

2.3 Определение рабочей скорости и диапазона скоростей разливки

2.4 Определение скорости разливки и диаметра стаканов в сталеразливочном и промежуточном ковшах

2.5 Определение параметров настройки кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения (ЗВО)

2.6 Определение основных параметров системы охлаждения кристаллизатора

2.7 Расчет режима вторичного охлаждения заготовки при вытягивании ее со скоростью 4,5 и 4,8 м/мин

2.8 Расчет длительности плавки при рабочей скорости вытягивания заготовки

2.9 Расчет годовой производительности МНЛЗ

Список использованных источников

Аннотация

Введение

Непрерывную разливку или литье вместо разливки стали в изложницы начали применять в последние 30 лет. В настоящее время этим способом разливают около 83% выплавляемой в мире стали, а в развитых капиталистических странах до 97% производимой стали.

Наиболее распространен способ непрерывной разливки, заключающийся в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает, после чего его разрезают на куски определенной длины. Основа этого способа - вытягивание формирующегося слитка из кристаллизатора, т.е. скольжение слитка по его стенкам с возникновением при этом значительных сил трения, что является определенным недостатком способа; из-за трения возникают разрывы затвердевающей оболочки движущегося слитка, что ограничивает скорость разливки. Этим способом в настоящее время получают преимущественно литые заготовки (слитки) толщиной от 100 - 150 до 250 - 300 мм, что позволило ликвидировать два энергоемких этапа металлургического, производства - прокатку на обжимных станах и нагрев слитков перед этой прокаткой в нагревательных колодцах.

Интенсивно ведутся исследования по дальнейшему совершенствованию и разработке новых оборудования и технологии непрерывной разливки. Одно из важных разрабатываемых направлений - получение литых заготовок значительно меньшей толщины, чем в настоящее время (например, тонких слябов и полос) и заготовок, приближающихся по сечению к конечному прокату, что позволит применять для их прокатки станы меньшей мощности, обеспечивая экономию энергозатрат.

Другим важным направлением является начавшееся внедрение способа непрерывной разливки, предусматривающего перемещение рабочей поверхности кристаллизатора (в виде вращающихся колес, лент и др.) вместе со слитком в начальный период его формирования, что исключает трение и позволяет существенно увеличить скорость разливки (скорость движения слитка).

Еще одно перспективное и уже давно разрабатываемое направление - создание литейно - прокатных агрегатов, позволяющих сочетать непрерывную разливку с прокаткой. Непрерывным способом разливают преимущественно спокойную сталь, поскольку при разливке кипящей стали не достигается существенного увеличения выхода годного и трудно получить достаточную толщину беспузыристой корки в слитке из-за большой скорости разливки и сложности обеспечения необходимой степени окисленности металла.

Основные преимущества непрерывной разливки по сравнению с разливкой в изложницы:

1) существенно повышается выход годного металла. Так, для спокойной стали получение слябов или блюмов путем непрерывной разливки вместо разливки в изложницы с последующей прокаткой обеспечивает повышение выхода годного на 10--15 % от массы разливаемой стали. Объясняется это тем, что верхняя часть каждого слитка (13-20 %) идет при прокатке в обрезь из-за наличия усадочной раковины, а при непрерывной разливке образуется одна усадочная раковина в конце разливки плавки;

2) упрощается и удешевляется производство по заводу в целом, т.к. исключаются два энергоемких этапа технологического процесса - прокатка слитков на обжимных станах (блюмингах или слябингах) и нагрев слитков до ~1100°С в нагревательных колодцах перед прокаткой; при этом отпадает необходимость в блюмингах и слябингах, уменьшаются энергетические затраты, потребность в рабочей силе и площадь завода;

3) повышается качество металла, в первую очередь вследствие снижения химической неоднородности из-за более быстрого затвердевания малых по толщине слитков;

4) уменьшаются затраты ручного труда и улучшаются условия труда при разливке;

5) создаются условия для автоматизации процесса разливки.

Комплекс оборудования и механизмов для непрерывной разливки - называют установкой непрерывной разливки стали - УНРС или машиной непрерывного литья заготовок - МНЛЗ.

1. Краткое описание МНЛЗ

Машина для непрерывной разливки стали, пятиручьева радиального типа. Радиус кривизны базовой стенки кристаллизатора 9,0 м. Размеры поперечного сечения заготовки 110110 мм. Металлургическая длина МНЛЗ 16 м. Способ вторичного охлаждения - охлаждение водой и водовоздушной смесью.

В установках этого типа в радиальном кристаллизаторе формируется изогнутый по определенному радиусу слиток. Чтобы при последующем разгибании в слитке не образовывались трещины, радиус изгиба должен быть не менее 25-кратной толщины слитка. Обычно радиус изгиба выбирают в соответствии с соотношением R = (30…40)*a, где a - толщина слитка, м.

В криволинейных УНРС слиток вначале движется по дуге, определяемой радиусом кривизны кристаллизатора, а затем еще в зоне вторичного охлаждения радиус кривизны дуги увеличивается, т.е. происходит постепенное разгибание слитка с жидкой сердцевиной с последующим переводом в горизонтальное положение. Рассредоточение деформации имеет целью снизить возникающие при этом в корке слитка напряжения и вероятность возникновения трещин.

Большая часть криволинейных УНРС предназначена для отливки слитков прямоугольного сечения, схема подобной машины для отливки слябов представлена на рисунке 1.

Жидкая сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный, а затем в радиальный кристаллизатор, снабженный механизмом качания. После выхода из кристаллизатора слиток, проходя через зону вторичного охлаждения, движется по роликовой проводке, образованной верхним и нижним рядами роликов. У узких торцевых граней ролики имеются лишь вблизи кристаллизатора. Для удобства замены при ремонтах группы соседних верхних и нижних роликов объединены в отдельные секции, где в общем каркасе смонтировано от 2 до 7 пар роликов. Каждая секция опирается на фундамент, при этом нижний ряд роликов является неподвижным (базовым), а верхний снабжен пружинным или гидравлическим механизмом прижатия к слитку и механизмом перемещения, что позволяет изменять толщину отливаемого слитка.

Рисунок 1 - Криволинейная слябовая УНРС:

Верхняя часть роликовой проводки предотвращает выпучивание корки слитка. Приводными, обеспечивающими движение и разгибание слитка, обычно выполняют ролики нижнего ряда. При этом ролики, расположенные вблизи кристаллизатора обычно являются неприводными, на участке с постоянным радиусом кривизны лишь некоторые ролики соединены с приводом, а на участке разгибания и выпрямления все или почти все ролики приводные. В связи с тем, что по мере увеличения толщины затвердевающей корки жесткость слитка возрастает, диаметр роликов по мере отдаления от кристаллизатора увеличивается. Так при отливке слитков толщиной 300 мм диаметр роликов от 150 - 200 мм у кристаллизатора возрастает до 480 - 600 мм на горизонтальном участке.

Машины конструируют так, что горизонтальноое движение слитка осуществляется на уровне пола цеха. На этом же участке производят резку слитка на куски мерной длины. Максимальный радиус существующих УНРС этого типа при отливке слитков толщиной до 350 мм составляет 12 м.

Основные преимущества этих машин по сравнению с вертикальными: меньшая высота, что снижает стоимость сооружения УНРС и здания цеха; возможность повышения скорости разливки, поскольку газорезку можно установить далеко от кристаллизатора и благодаря этому допустимо существенное увеличение глубины лунки жидкого металла в слитке; возможность резки слитка на куски большой длины. По этим причинам в последние годы почти отказались от сооружения вертикальных УНРС и строят преимущественно криволинейные и радиальные.

В таблице 1 приведены характеристики зоны вторичного охлаждения.

Таблица 1 - Характеристика зоны вторичного охлаждения

Номер секции	Длина, м	Охлаждающий реагент
1	0,4	Вода
2	3,1	Вода+воздух
3	3,1	Вода+воздух
4	3,3	Вода+воздух

2. Расчет основных технологических параметров

2.1 Определение параметров жидкого металла

Верхний предел содержания серы и фосфора, разливаемой на МНЛЗ, устанавливается в интервале от 0,040 до 0,050%. Для стали марки Ст5сп, выбираем предельные значения серы и фосфора в металле: [S]= 0,040 %, [P]=0,05 %.

Температура разливаемого металла оказывает существенное влияние как на технологию непрерывной разливки, так и на качество получаемой заготовки. Наилучшие результаты получаются в том случае, когда металл в промежуточном ковше имеет перегрев над температурой ликвидус 20-30С.

Температура ликвидус для стали марки 10ХСНД:

tлик=1530-80[C],

где [C] - среднее содержание углерода в стали, %.

tлик = 1530-800,33 =1504 С.

Т.к. данная марка стали содержит легирующие элементы, то температура ликвидус с учетом всех легирующих элементов понижается до 1499 С.

Температура металла в промежуточном ковше:

tпр = tлик+(20…30),

где tпр - температура металла в промежуточном ковше, С;

tлик - температура ликвидус, С.

tпр = 1499+25=1524 С.

2.2 Расчет продолжительности затвердевания заготовки

Главными факторами, определяющими продолжительность затвердевания непрерывно-литых заготовок, являются размеры её поперечного сечения: толщина А и ширина В. С достаточной точностью продолжительность затвердевания заготовки можно определить:

,

где з - продолжительность затвердевания, мин;

кф - коэффициент формы поперечного сечения;

А - толщина заготовки, мм;

К - коэффициент затвердевания, мм/мин0,5.

Численное значение коэффициента формы кф принимаем: кф=0,75, т.к. В/А=1. Величину коэффициент затвердевания К, принимаем равным 25 мм/мин0,5.

з = 0,75*(110/(2*25))2=3,6 мин.

2.3 Определение рабочей скорости и диапазона скоростей разливки

Установление скоростного режима заключается в определении диапазона допустимых скоростей вытягивания заготовки и рабочей скорости вытягивания. В качестве рабочей принимается такая скорость вытягивания, при которой обеспечивается сочетание высокого качества заготовки с достаточно высокой производительностью МНЛЗ. Обычно рабочая скорость вытягивания назначается с учетом многих факторов: марки стали, размеров поперечного сечения отливаемой заготовки, температуры металла в промежуточном ковше, содержания в стали вредных примесей и др. Если температура разливаемого металла и содержание вредных примесей в нем соответствуют требованиям раздела 2.1., то рабочая скорость вытягивания может бить рассчитана:

,

где х р - рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин;

Кх - коэффициент скорости вытягивания, м2/мин;

А, В - толщина и ширина заготовки, м.

Принимаем значение коэффициента скорости вытягивания Кх = 0,125м2/мин, для заготовки стали марки Ст5сп.

Рабочая скорость вытягивания:

хр = 0,125(0,11+0,11)/(0,11*0,11)=2,27 м/мин.

Рабочая скорость вытягивания заготовки является базовой для определения диапазона допустимых скоростей вытягивания:

хмин=0,5 хр = 0,52,27 = 1,136м/мин,

хмакс=1,5 хр = 1,52,27 = 5,45 м/мин.

Скорость вытягивания определяет глубину лунки жидкого металла в кристаллизующейся непрерывно-литой заготовке:

Lж = зхр = 3,62,27 = 8,25 м,

а также необходимую частоту качания кристаллизатора:

,

где Lж - глубина лунки жидкого металла, м;

н - частота качания кристаллизатора, мин-1;

кн - коэффициент частоты;

- амплитуда качания кристаллизатора, м.

Обычно принимают кн = 1,2 (из предела 0,8…1,5) и =0,012 м (из предела 0,010....0,015 м).

н = 1,2*2,27/0,012 = 227,3 мин-1.

Обязательным условием получения плотной осевой зоны непрерывно-литой заготовки является соблюдение соотношения:

Lж/Lм 0,9,

где Lм - металлургическая длина МНЛЗ (расстояние по оси заготовки от уровня жидкого металла в кристаллизаторе до последнего поддерживающего ролика), м.

Поэтому необходима проверка совладения условия при разливке с максимальной скоростью вытягивания. Металлургическая длина МНЛЗ Lм = 16 м.

8,25/16 = 0,516 0,9.

2.4 Определение скорости разливки и диаметра стаканов в сталеразливочном и промежуточном ковшах

Определение рабочей скорости вытягивания заготовки и диапазонa допустимых её значений позволяет рассчитать рабочую скорость разливки и возможный диапазон её изменения. Зависимость между скоростью вытягивания заготовки и соответствующей ей скоростью разливки (для одного ручья):

q = стАВх,

где q - скорость разливки, т/мин;

ст = 7,5 т/м3 - плотность затвердевшей стали в конце зоны вторичного охлаждения; металл заготовка разливка кристаллизатор

х - скорость вытягивания заготовки, м/мин.

Рабочая скорость разливки qр и её предельные значения qмин и qмакс вычисляются по формуле при подстановке в неё соответствующих значений скорости вытягивания заготовки хр, х макс, хмин:

qр = стАВ хр = 7,5*0,11*0,11*2,27 = 0,21 т/мин;

qмакс = стАВхмакс = 7,5*0,25*2,30*1,07 = 0,49 т/мин;

qмин = стАВхмин = 7,5*0,25*2,30*0,36 = 0,10 т/мин.

Диаметры каналов стаканов в сталеразливочном и промежуточном ковшах вычисляются с использованием известной формулы:

q = крd2h0.5,

где кр - коэффициент скорости разливки, т/(минмм2м0,5);

d - диаметр канала стакана, мм;

h - высота слоя жидкого металла в ковше, м.

Расчет диаметров каналов стаканов и в сталеразливочном, и в промежуточном ковшах ведется на максимальную скорость разливки, причем при расчете диаметра канала стакана сталеразливочного ковша необходимо учитывать подачу жидкого металла одновременно в несколько кристаллизаторов. При расчете диаметра канала для сталеразливочного ковша рекомендуется принимать кр = 1,210-3 т/(минмм2м0,5) и h = 0,8 м из предела 0,5…1,0 м, а для промежуточного ковша кр= 1,1103 т/(минмм2м0,5) и h = 0,7 м из предела 0,6…0,8 м.

Диаметр стакана сталеразливочного ковша:

Диаметр стакана промежуточного ковша:

2.5 Определение параметров настройки кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения (ЗВО)

В задании указаны те размеры поперечного сечения непрерывно-литой заготовки 110110 мм, которые она должна иметь на выходе из МНЛЗ. Кристаллизующаяся заготовка имеет несколько большие размеры поперечного сечения, которые постепенно уменьшаются по мере охлаждения. Поэтому поддерживающая система МНЛЗ настраивается так, чтобы расстояние между противоположными стенками кристаллизатора и противоположными роликами системы вторичного охлаждения монотонно уменьшалось в направлении движения заготовки. Обычно ширина и толщина поперечного сечения заготовки в верхней части кристаллизатора превышает заданные размеры 2-3 и 4-5%, а в нижней части - на 1-2 и 3-4% соответственно (рисунок 2). Расстояние между опорными поверхностями противоположных роликов системы вторичного охлаждения уменьшается линейно. Расчет параметров настройки МНЛЗ заключается в определении расстояний, между противоположными стенками вверху и внизу кристаллизатора и между противоположными роликами на входе и выходе каждой зоны системы вторичного охлаждения.

Рисунок 2 - Схема настройки МНЛЗ по толщине заготовки

А0 = 1,045110 = 114,95 мм;

В0 = 1,025*110 = 112,8 мм.

А1 = 1,0350,25 = 113,85мм;

В1 = 1,015*2,30 = 111,7мм.

1ая секция:

А2 = 1,036180,11 = 0,114м = 114,0 мм;

2ая секция:

А3 = 1,029970,11 = 0,1133 м = 113,3 мм;

3я секция:

А4 = 1,029970,11 = 0,1133 м = 113,3 мм;

4ая секция:

А5 = 1,029510,11 = 0,1132 м = 113,2 мм;

2.6 Определение основных параметров системы охлаждения кристаллизатора

Чаще всего в МНЛЗ используются сборные кристаллизаторы в стенках которых имеется система вертикальных каналов для охлаждающей воды. Обычно каналы имеют диаметр 20 мм, а расстояние между ними 40-50 мм. Принимаем диаметр dк = 20мм, а расстояние между ними lк = 40 мм, толщина стенки кристаллизатора = 80 мм.

Основным показателем, характеризующим режим охлаждения кристаллизатора, является расход охлаждающей воды. Предварительно перед расчетом расхода воды необходимо, пользуясь вышеприведёнными рекомендациями, определить количество каналов.

Количество каналов:

m=(Пs/60)+1,

где m - количество каналов, шт;

Пs - периметр поверхности кристаллизатора по оси каналов, мм2.

m = ((110+80)*2+(110+80)*2)/60+1 = 20 шт.

Расход воды на охлаждение кристаллизатора должен быть таким, чтобы выполнялось два условия:

1. Температура воды на выходе из кристаллизатора не должна превышать 40-45С с тем, чтобы не происходило отложение растворенных в ней солей;

2. Скорость движения воды в каналах должна быть не менее 2 м/с для того, чтобы предотвратить возникновение локальных перегревов.

Расход воды, обеспечивающий выполнение первого условия, определяется следующим образом. Сначала выбором или расчетом определяются исходные данные:

- температура воды на входе в кристаллизатор (15-25°С);

- температура воды на выходе из кристаллизатора (40-45°С);

- перепад температур воды в кристаллизаторе ?tв, °С;

- средний перепад температуры между температурой жидкого металла и температурой поверхности кристаллизирующейся заготовки ?t (350-400°С);

- средняя толщина слоя затвердевшего металла в кристаллизаторе о0, м.

После этого вычисляется средняя плотность теплового потока от заготовки к кристаллизатору:

Q=(л?tв)/ о0,

где Q - средний тепловой поток, Вт/м2;

л - коэффициент теплопроводности затвердевшего металла, Вт/(мград).

Значение коэффициента теплопроводности для стали марки Ст5сп, л=28 Вт/(мград), из интервала 25…30 Вт/(мград).

Выбор и расчет исходных данных:

- температура воды на входе в кристаллизатор tввх = 20°С;

- температура воды на выходе из кристаллизатора tввых = 40°С;

- перепад температур воды в кристаллизаторе ?tв=20°С;

- средний перепад температуры между температурой жидкого металла и температурой поверхности кристаллизирующейся заготовки ?t=350°С);

- средняя толщина слоя затвердевшего металла в кристаллизаторе:

где к - коэффициент затвердевания, мм/мин0,5;

hкр - активная длина кристаллизатора, hкр = 900 мм;

hз - высота недолива жидкого металла в кристаллизатор, hз = 100 мм;

wmax - скорость вытягивания заготовки, w = 5445 мм/ мин.

Средняя плотность теплового потока от заготовки к кристаллизатору:

Q=(л?t)/ о0 = (28350)/0,0006776 = 1446289 Вт/м2.

Расход воды, обеспечивающий принятую температуру на выходе из кристаллизатора:

,

где Gкр - расход воды по рассматриваемому условию, м3/ч;

Fкр - площадь поверхности кристаллизатора, воспринимающего тепловой поток, м2;

св - плотность воды, св = 1000 кг/м3;

Св - удельная теплоёмкость воды, Св = 4,2 кДж/(кгград).

Расход воды:

Gкр = 3,6*1446289*0,396/1*4200*20 = 24,55 м3/ч.

Расход воды, обеспечивающий заданную скорость движения воды в каналах кристаллизатора:

Gкр' = 900dк2Vвm,

где Gкр' - расход воды на кристаллизатор, м3/ч;

dк - диаметр канала, dк=0,020 м;

Vв - скорость движения воды, Vв =2,5 м/с.

Gкр' = 9003,140,02022,520 = 56,52 м3/ч.

Принимаем требуемый расход воды, по второму условию, со скорость движения воды в каналах кристаллизатора 2,5 м/с, Gкр = 56,52 м3/ч.

2.7 Расчет режима вторичного охлаждения заготовки при вытягивании ее со скоростью 4,5 и 4,8 м/мин

Режим вторичного охлаждения непрерывно-литой заготовки должен быть таким, чтобы выдерживался оптимальный температурный режим затвердевания оболочки. Достаточно точно этот оптимальный температурный режим, может быть задан изменением перепада температуры по толщине затвердевшей оболочки.

Расчёт режима вторичного охлаждения заготовки ведётся по зонам в соответствии с конструкцией МНЛЗ. Так как по длине любой зоны вторичного охлаждения все показатели, характеризующие тепловое состояние кристаллизующейся заготовки, непрерывно меняются, то расчет ведется для середины зоны.

Расчет каждой зоны производится в такой последовательности:

1) Определяется время, прошедшее от начала кристаллизации, мин:

.

2) Вычисленное время используется для нахождения перепада температуры по толщине затвердевшего слоя t, температуры поверхности tпов и толщины слоя затвердевшего металла о.

tпов=tликв-t,

где tпов - температура поверхности заготовки, С;

t - перепад температуры по толщине затвердевшей оболочки (определяется графически), С.

3) Подсчитывается плотность теплового потока:

- от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла Qвн (Вт/м2), вычисляемая по формуле Q = (л?t)/ о0 с заменой о0 на о.

- с поверхности заготовки в окружающую среду излучением:

,

- с поверхности заготовки в окружающую среду конвекцией:

Qконв = конв(tпов-tокр),

где Qизл, Qконв - плотность перечисленных выше тепловых потоков, Вт/м2;

- степень черноты поверхности заготовки;

С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2К);

tокр - температура окружающей среды, tокр=25С;

конв - коэффициент конвективной теплоотдачи с поверхности заготовки, Вт/(м2град).

Из физики известно, что С0=5,67 Вт/(м2К). При расчетах принимаем = 0,7, из интервала 0,7…0,8. В первом приближении можно считать, что коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от интенсивности обдува поверхности заготовки воздухом и может быть подсчитан:

конв = 6,16+4,18Vоб,

где Vоб - скорость движения потока воздуха, подаваемого на заготовку, м/с.

При водо-воздушном вторичном охлаждении заготовки рекомендуется принимать Vоб = 2-5 м/с. В случае водяного вторичного охлаждения воздух на поверхность заготовки не подается Vоб = 0 м/с.

4) Вычисляется плотность орошения поверхности заготовки водой:

qор = (Qвн- Qизл-Qконв)/,

где qор - плотность орошения поверхности заготовки, м3/(м2ч);

- охлаждающий эффект воды, Втч/м3.

При расчетах плотности орошения рекомендуется:

- =48000... 52000 Втч/м3 - при водяном вторичном охлаждении; принимаем =50000 Втч/м3;

- =57000... 60000 Втч/м3 - при водо-воздушном вторичном охлаждении; принимаем =58500 Втч/м3.

5) Рассчитывается расход воды:

G = qорFор,

где G - расход воды, м3/ч;

Fор - площадь орошаемой поверхности, м2.

Т.к. В/А1,0, то водой охлаждаются все 4 грани. При этом площадь орошаемой поверхности одной грани:

Fор = (В-2о)Lз,

где Lз - длина зоны, м.

При разливке стали на МНЛЗ радиального и криволинейного типов охлаждающая вода, подаваемая по малому радиусу, используется более эффективно. Поэтому расход воды по малому радиусу тех зон (начиная с пятой зоны), где угол наклона оси заготовки к горизонту менее 45°, должен быть уменьшен по сравнению с расчетом на 15…25% (20%).

Расчет режима вторичного охлаждения заготовки при вытягивании ее со скоростью 4,5 м/мин:

1ая секция: длина 0,4 м, охлаждающий реагент - вода

ф = (900-100+0,4/2)/4500 = 0,222 мин;

t = 360С; tпов = 1499-360 = 1139С; о = 25v(0,222)/1000 = 0,012 м;

Qвн = (28360)/0,012 = 855316 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1139+273)/100)4-((25+273)/100)4] =157460 Вт/м2;

конв = 6,16+4,180 = 6,16 Вт/(м2град); Vоб = 0 м/с;

Qконв = 6,16(1139-20) = 6862,3 Вт/м2;

qор = (855316-157460-6862,3)/50000 = 13,82 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,012)0,4 = 0,03 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 13,820,03 = 0,48 м3/ч. Расход воды по другим граням G = 13,820,03= 0,48 м3/ч.

ф = (900-100+400+3100/2)/4500 = 0,61 мин;

t = 370С; tпов = 1499-370 = 1129С; о = 25v0,61 = 0,020 м;

Qвн = (28370)/0,02 = 530102 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1129+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 153038 Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1129-20) = 22952,4 Вт/м2;

qор = (530102-153038-22952,4)/58500 = 6,05 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,02)3,1 = 0,22 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 6,05*0,22 = 1,33 м3/ч. Расход воды по другим граням G = 6,050,22 = 1,33 м3/ч. Расход воздуха равен 19,96 м3/ч (из соотношения расхода воды и воздуха 1:15).

3ая секция: длина 3,1 м, охлаждающий реагент - вода + воздух

ф = (900-100+400+3100+3100/2)/4500 = 1,3 мин;

t = 400С; tпов = 1499-400 = 1099С; о = 25v1,3 = 0,029 м;

Qвн = (28400)/0,029 = 392922 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1099+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 140327 Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1099-20) = 22328,7 Вт/м2;

qор = (392922-140327-22328,7)/58500 = 3,94 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,029)3,1 = 0,16 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 3,940,16*0,8 = 0,52 м3/ч. Расход воды по другим граням G = 3,940,16 = 0,65 м3/ч. Расход воздуха по граням и малому радиусу равен 9,7 и 7,76 м3/ч (из соотношения расхода воды и воздуха 1:15).

ф = (1200-100+400+3100*2+3300/2)/4500 = 2,01 мин;

t = 425С; tпов = 1499-425 = 1074С; о = 25v2,01 = 0,035 м;

Qвн = (28425)/0,035 = 335652 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1074+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 130354Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1074-20) = 21808,9 Вт/м2;

qор = (335652-130354-27808,9)/58500 = 3,14 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,035)3,3 = 0,13 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 0,13*3,14*0,8 = 0,324м3/ч. Расход воды по другим граням G = 0,134*3,14 = 0,4 м3/ч. Расход воздуха по граням и малому радиусу равен 6,07 и 4,86 м3/ч.

После определения расхода воды по всем зонам подсчитывается общий и удельный расходы воды на вторичное охлаждение заготовки:

,

,

где Gвт, Gуд - соответственно, общий и удельный расход воды на вторичное охлаждение, м3/ч и м3/т;

Gi - расход воды на вторичное охлаждение i-ой зоны, м3/ч;

q - скорость разливки (в ручье), т/мин.

Общий и удельный расходы воды на вторичное охлаждение заготовки:

Gвт =1,33*4+0,48*4+0,52+0,65*3+0,324+0,4*3= 11,229 м3/ч;

Gуд = 11,229/(600,49) = 0,379 м3/т.

Расчет режима вторичного охлаждения заготовки при вытягивании ее со скоростью 4,8 м/мин:

1ая секция: длина 0,4 м, охлаждающий реагент - вода

ф = (900-100+0,4/2)/4800 = 0,21 мин;

t = 360С; tпов = 1499-360 = 1139С; о = 25v(0,21) = 0,011 м;

Qвн = (28360)/0,011= 883367 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1139+273)/100)4-((25+273)/100)4] =157460 Вт/м2;

конв = 6,16+4,180 = 6,16 Вт/(м2град); Vоб = 0 м/с;

Qконв = 6,16(1139-20) = 6862,3 Вт/м2;

qор = (883367-157460-6862,3)/50000 = 14,38 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,011)0,4 = 0,03 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 14,380,03 = 0,50м3/ч. Расход воды по другим граням G = 14,380,03= 0,50 м3/ч.

2ая секция: длина 3,1, охлаждающий реагент - вода+ воздух

ф = (900-100+400+3100/2)/4800 = 0,57 мин;

t = 365С; tпов = 1499-365 = 1134С; о = 25v0,57 = 0,019 м;

Qвн = (28365)/0,019 = 540089 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1134+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 155237 Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1134-20) = 23056,3 Вт/м2;

qор = (540089-155237-22952,4)/58500 = 6,18 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,019)3,1 = 0,22 м2;

Расход воды по малому радиусу

G = 6,18*0,22 = 1,38 м3/ч.

Расход воды по другим граням G = 6,050,22 = 1,38 м3/ч. Расход воздуха равен 20,75 м3/ч (из соотношения расхода воды и воздуха 1:15).

3ая секция: длина 3,1 м, охлаждающий реагент - вода + воздух

ф = (900-100+400+3100+3100/2)/4800 = 1,22 мин;

t = 385С; tпов = 1499-385 = 1114С; о = 25v1,22 = 0,028 м;

Qвн = (28385)/0,028 = 390590 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1114+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 146579 Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1114-20) = 22640,5 Вт/м2;

qор = (390590-146579-22640,5)/58500 = 3,78 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,028)3,1 = 0,17 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 3,780,17*0,8 = 0,51 м3/ч. Расход воды по другим граням G = 3,780,17 = 0,64 м3/ч. Расход воздуха по граням и малому радиусу равен 9,64 и 7,71 м3/ч (из соотношения расхода воды и воздуха 1:15).

4ая секция: длина 3,3 м, охлаждающий реагент - вода + воздух

ф = (1200-100+400+3100*2+3300/2)/4800 = 1,89 мин;

t = 410С; tпов = 1499-410 = 1089С; о = 25v1,89 = 0,034 м;

Qвн = (28410)/0,034 = 334425 Вт/м2;

Qизл = 0,75,67[((1089+273)/100)4-((25+273)/100)4] = 136272Вт/м2;

конв = 6,16+4,183,5 = 20,79 Вт/(м2град); Vоб = 3,5 м/с;

Qконв = 20,79(1089-20) = 22120,8 Вт/м2;

qор = (334425-136272-22120,8)/58500 = 3,01 м3/(м2ч);

Fор = (0,11-20,034)3,3 = 0,14 м2;

Расход воды по малому радиусу G = 0,14*3,01*0,8 = 0,3284м3/ч. Расход воды по другим граням G = 0,14*3,01 = 0,41 м3/ч. Расход воздуха по граням и малому радиусу равен 6,16 и 4,93 м3/ч.

После определения расхода воды по всем зонам подсчитывается общий и удельный расходы воды на вторичное охлаждение заготовки:

,

,

где Gвт, Gуд - соответственно, общий и удельный расход воды на вторичное охлаждение, м3/ч и м3/т;

Gi - расход воды на вторичное охлаждение i-ой зоны, м3/ч;

q - скорость разливки (в ручье), т/мин.

Общий и удельный расходы воды на вторичное охлаждение заготовки:

Gвт =1,38*4+0,50*4+0,51+0,64*3+0,3284+0,41*3= 11,542м3/ч;

Gуд = 11,542/(600,49) = 0,389 м3/т.

2.8 Расчет длительности плавки при рабочей скорости вытягивания заготовки

Без учета синхронизации работы отделения выплавки и разливки стали длительность плавки можно определить по формуле:

,

где р - длительность разливки плавки, мин;

М - масса стали в сталеразливочном ковше, т;

N - количество ручьёв.

мин.

2.9 Расчет годовой производительности МНЛЗ

,

где П - годовая производительность МНЛЗ, т/год;

1440 - количество минут в сутках;

z - доля плавок, разливаемых сериями методом «плавка на плавку», z = 80%;

пс - длительность паузы между сериями, пс = 150 мин;

S - среднее количество плавок в одной серии, S = 10 плавок;

п - длительность паузы между разливкой двух одиночных плавок, п = 60 мин;

qг - выход годных заготовок, qг =97%;

D - число рабочих суток в году, D= 300 сут.

т/год.

Список использованных источников

1. Селиванов В.Н., Столяров А.М. Расчет технологических параметров непрерывной разливки стали. - Магнитогорск: МГМИ, 1993. -14с.

2. Лисиенко В.Г., Самойлович Ю.А. Теплотехнические основы технологии и конструирования машин непрерывного литья заготовок. - Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1986. -120с.

3. Емельянов В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. - М.: Металлургия, 1988. -143с.

4. Сталеплавильное оборудование: Каталог - справочник М.:НИИИНФОРМ-ТЯЖМАШ, 1974. -267с.

Аннотация

В данной работе выполнен расчет основных технологических параметров непрерывной разливки стали. Приведена общая компоновка пятиручьевой МНЛЗ радиального типа и рассмотрена технология разливки стали марки Ст.5сп, на заготовки сечением 110110 мм.

Размещено на Allbest.ru

...