Расчёт параметров непрерывной разливки стали

1. Определяем время, прошедшее от начала кристаллизации.
2. Вычисленное время используется для нахождения перепада температуры по толщине затвердевшего слоя, температуры поверхности и толщины слоя затвердевшего металла.
3. Подсчитывается плотность теплового потока:

• от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла;
• с поверхности заготовки в окружающую среду излучением:

• с поверхности  заготовки в окружающую среду  конвекцией:

     Из  физики известно, что  = 5,67 Вт/(м²*К⁴). При расчётах принимаем = 0,75.

     В первом приближение можно считать, что коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от интенсивности обдува поверхности заготовки воздухом. Так как в нашем случае применяется только вода, то = 6,16 Вт/(м²*К⁴).

4. Вычисляется плотность орошения поверхности заготовки водой

     При расчётах плотности орошения рекомендуется  принять  = 50000 Вт*ч/м³ – при водяном вторичном охлаждении.

5. Рассчитывается расход воды

     В нашем случае охлаждается заготовка с прямоугольным поперечным сечением с отношением сторон В/А > 1,5; то водой охлаждается только широкие грани. При этом площадь орошаемой поверхности одной грани определяется по формуле

     При разливке стали на МНЛЗ криволинейного типа охлаждающая вода, подаваемая по малому радиусу, используется более эффективно. Поэтому расход воды по малому радиусу тех зон, где заготовки к горизонту менее 45 ⁰, должен быть уменьшен по сравнению с расчётом на 20 %.

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

 

     7.1 Расчёт первой  секции ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По  рисунку 2 определили перепад температур, который составил 380 ⁰, температуры поверхности – 1137 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности  заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

 

     7.2 Расчёт второй секции ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По  рисунку 2 определили перепад температур, который составил 405 ⁰, температуры поверхности – 1112 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности  заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

 

     7.3 Расчёт третьей секции ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По рисунку 2 определили перепад температур, который составил 425 ⁰, температуры поверхности – 1092 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности  заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

 

     7.4 Расчёт четвёртой секции ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По  рисунку 2 определили перепад температур, который составил 460 ⁰, температуры поверхности – 1057 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности  заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

 

     7.5 Расчёт пятой секции  ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По  рисунку 2 определили перепад температур, который составил 480 ⁰, температуры поверхности – 1037 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки  через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности  заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

 

     7.6 Расчёт шестой секции ЗВО 
 

     Определим время, пошедшее от начала кристаллизации

     По  рисунку 2 определили перепад температур, который составил 517 ⁰, температуры поверхности – 1000 ⁰. Теперь определим толщину слоя затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки  через слой затвердевшего металла

     Подсчитываем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  излучение

     Подсчитаем  плотность теплового потока с  поверхности в окружающую среду  конвекцией

     Вычисляем плотность орошения поверхности заготовки водой

     Рассчитаем  расход воды

     Подсчитаем  общий и удельный расход воды

 
 
 
 

     8 Длительность разливки  плавки и производительность МНЛЗ 
 

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

     Годовая производительность МНЛЗ подсчитывается по формуле

где - годовая производительность МНЛЗ, т/год;

где - количество минут в сутках;

где - доля плавок, разливаемых сериями методом “плавка на плавку”, %;

где - длительность паузы между сериями, мин;

где - среднее количество плавок в одной серии, шт.;

где - выход годных заготовок, %;

где - число рабочих суток в году [4]. 

     Для расчёта годовой производительности МНЛЗ можно принимаем следующие исходные данные:

тогда

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 
 

     Основные  технологические параметры, характеризующие процесс непрерывной разливки в целом:

• диапазон скоростей вытягивания – от 0,4 до 1,2 м/мин;
• расход воды на охлаждение кристаллизатора – 408 м³/ч;
• удельных расход охладитель (воды) на вторичное охлаждение – 0,4 м³/т;
• продолжительность разливки плавки – 82 мин;
• годовая производительность МНЛЗ – 1447593 т/год.