![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Розрахунок охолодження заготовки
Методика теплового розрахунку кристалізатора В.І. Дождікова [10] В інженерній практиці при аналізі теплової роботи кристалізатора найбільш часто приходиться вирішувати задачі розрахунку витрати охолоджуючої води, швидкості її руху в каналах робочих стінок кристалізатора, а також визначення температури поверхні злитка на виході з кристалізатора. Рідше зустрічається задача розрахунку температури поверхні робочої стінки кристалізатора. У розглянутій методиці використані основні положення, відомі з літературних джерел, а також приведені деякі результати досліджень, проведених у Ліпецькому політехнічному інституті. . Звичайним методом дослідження теплової ефективності кристалізатора як теплообмінника є його калориметрування. Середня щільність теплового потоку через робочі стінки кристалізатора зв'язана з вимірюваними величинами витрати охолоджуючої води і різницею температур води на вході і виході з кристалізатора залежністю:
де
Поверхня контакту між оболонкою злитка і робочими стінками кристалізатора можна визначити по формулі:
де
Як показує досвід, при постійному значенні рівня металу в кристалізаторі (тобто за умови На основі експериментальних даних була встановлена залежність теплового потоку від швидкості розливання:
де
Значення
Таблиця 4.1 - Значення коефіцієнта
З рівнянь (4.4) і (4.5) випливає, що
де С - теплоємність води, кВт/(кгЧК). Різниця температур охолоджуючої води дорівнює При постійному значенні температури на виході Об'ємна витрата води пов'язана зі швидкістю руху води по каналах робочих стінок кристалізатора, тобто Для товстостінних кристалізаторів з циліндричними отворами в робочих стінках Звідси швидкість руху води
По формулі (4.7) перевіряють правильність розрахунку . При постійній швидкості витягування безперервного злитка і незмінності інших технологічних параметрів розливання в часі передачу тепла від рідкого металу воді можна розглядати як теплопередачу при стаціонарному режимі. Весь складний процес теплопередачі можна розділити на кілька етапів: передача тепла від рідкого металу до поверхні твердої кірки, що утворилася, через кірку злитка, від поверхні злитка до стінки кристалізатора, через мідну стінку кристалізатора і від стінки кристалізатора воді. На малюнку 4.1 показана схема процесу теплопередачі в кристалізаторі. Тоді можна скласти наступну систему рівнянь, кожне з яких визначає щільність теплового потоку на відповідному етапі теплопередачі:
Рисунок 4.1 - Схема теплопередачі в кристалізаторі
де
Для розрахунку температури поверхні злитка
Відома залежність:
де Якщо
Вирішивши це рівняння відносно
Тоді рівняння (4.10) запишеться у вигляді:
З врахуванням того, що
Підставивши значення
В інженерних розрахунках товщину затверділої кірки злитка часто визначають за законом квадратного кореня, що задовільно погоджується з численними експериментальними даними, отриманими для різних режимів охолодження, і може бути використаний для інженерних розрахунків. Відхилення від умови Товщина кірки [3]:
де
Дані для розрахунку: сталь марки 1020 розливається в злитки з розмірами поперечного перетину Тип кристалізатора - збірний товстостінний з робочими мідними стінками, діаметр каналів для охолоджуючої води Необхідно визначити: швидкість руху Спочатку необхідно визначити розміри внутрішньої порожнини кристалізатора у верхній та у нижній його частині. Оскільки слябові кристалізатори мають значно більшу ширину ніж сортові та блюмові, при розрахунку їх розмірів необхідно враховувати коефіцієнт усадки металу при кристалізації Тоді ширина кристалізатора по нижній кромці:
Величина конусності на верхній кромці:
Ширина кристалізатора по верхній кромці:
Аналогічно за товщиною кристалізатора:
За умови, що рідкий метал під час розливання займає приблизно 85% висоти кристалізатора, то загальна довжина (висота) кристалізатора буде:
Обчислюємо площу контакту злитка з кристалізатором:
Витрата води для охолодження кристалізатора складе: Визначимо кількість каналів для охолоджуючої води:
де 0,04 - величина кроку між каналами, м. По формулі (4.7) розраховуємо швидкість руху охолоджуючої води в каналах робочих стінок кристалізатора:
Оскільки розрахункове значення
Визначимо значення температури поверхні злитка на виході з кристалізатора:
Розрахуємо товщину кірки в кристалізаторі через 8 секунд після початку розливання та на виході з кристалізатора. Час руху заготовки у кристалізаторі:
За 8
Товщина кірки
через 48,65
В таблиці 4.2 наведені результати розрахунку включаючи значення проміжного часу (16 с; 24 с; 32 с; 40 с). Зміна товщини кірки у кристалізаторі представлена на рисунку 4.2.
Таблиця 4.2 - Результати розрахунку процесу охолодження та кристалізації заготовки у кристалізаторі
Отримані значення температури поверхні та товщини затверділої кірки можуть служити вихідними величинами для подальшого розрахунку ЗВО. Розрахунок зміни температури поверхні та товщини кірки в зоні вторинного охолодження Для вибору режиму охолодження сталі що розливається, в залежності від (температури поверхні злитка наприкінці ЗВО) і швидкості витягування злитка задається крива температури поверхні по довжині злитка. Ця крива вибирається з умови мінімізації термічних напружень у безперервно литому злитку, що досягається рівністю швидкостей охолодження шарів металу, розташованих біля фронту кристалізації і на поверхні [11]:
Рішення цієї рівності дозволило одержати наступне рівняння
де
На виході з кристалізатора за умовами міцності повинна забезпечуватися товщина кірки не менш Як випливає з рівняння, якщо задана товщина оболонки, температура поверхні злитка на виході з кристалізатора і температура поверхні злитка наприкінці зони затвердіння, то для кожного розміру заготовки і швидкості витягування існує визначена закономірність зміни температури поверхні злитка по його довжині, при якій коефіцієнт Враховуючи що коефіцієнт
де
Якщо відомо розподілення температури по довжині злитка, то приведене рівняння дозволяє визначити товщину оболонки злитка в будь-який момент часу Час досягнення відповідної температури поверхні визначається з вираження:
де
Рівняння (4.15), (4.16) дозволяють побудувати залежності температури поверхні злитка і товщини затверділої кірки від часу чи глибини рідкої лунки для заданих швидкостей розливання і температури поверхні злитка наприкінці затвердіння. Для визначення щільності сталі в цьому розрахунку і надалі можна користуватись температурними залежностями для різних груп сталей, конструкційні вуглецеві якісні конструкційні низьколеговані конструкційні леговані конструкційні ресорно-пружинні Для сталі 10ХСНД щільність складе:
Визначимо температуру поверхні по довжині злитка при розливанні на МБЛЗ легованої сталі перетином
Температура поверхні злитка та товщина кірки на виході з кристалізатора були визначені раніше і складають 1086 0С та 24,27 мм відповідно. Відносна температура поверхні злитка на виході з кристалізатора:
наприкінці кристалізації злитка:
Тоді:
Використовуючи рівняння (4.24), (4.25) і задаючи температурою поверхні злитка, визначимо залежності Час, необхідний для досягнення температури поверхні 1050 0С при
Відносна температура поверхні:
Визначимо:
Після підрахунку одержимо Товщину оболонки при
Відстань точки з
Розподіл температури поверхні і товщини кірки по довжині безперервно литого злитка при Рисунок 4.3 ілюструє розподіл температури поверхні по довжині злитка і зміну товщини затверділої кірки.
Таблиця 4.3 - Результати розрахунку температури поверхні та товщини кірки у ЗВО
Розрахунок витрат води на охолодження заготовки у ЗВО Так як, в теоретичних розрахунках дуже складно точно оцінити умови охолодження, для визначення витрати води по довжині ЗВО використовуються експериментальні залежності коефіцієнта тепловіддачі
де
Наявність розподілу температур по довжині злитка і товщині оболонки дозволяє визначити теплові потоки на поверхні злитка, необхідні для відводу фізичної теплоти оболонки і теплоти кристалізації
де
Знаючи тепловий потік і температуру поверхні, можна визначити
Для виконання вимог по плавній зміні інтенсивності охолодження злитка по його довжині для сталі різних марок і можливості регулювання довжини ділянки водяного охолодження в залежності від швидкості лиття і глибини рідкої лунки вся зона вторинного водяного охолодження розбивається на окремі секції. Кожна секція забезпечується самостійним підведенням води й установкою відповідних форсунок. При розрахунку основних параметрів систем вторинного охолодження радіальних і криволінійних машин необхідно скорегувати щільність зрошення злитка по малому радіусу за рахунок стікання води, зменшивши його на 20 - 30% у порівнянні з великим радіусом. У випадку розливання прямокутних заготовок (слябів чи блюмів) водяне охолодження по вузьких гранях відбувається на ділянці, рівній Як показує практика експлуатації МБЛЗ, довжина зони форсункового охолодження по вузьких гранях може бути скорочена на 20 - 30%. Приймаємо, що ЗВО починається відразу після виходу злитка з кристалізатора, тобто температура і товщина кірки на вході в першу секцію ЗВО буде відповідати температурі та товщині кірки на виході з кристалізатора. Довжина ділянки водяного охолодження становить в середньому 65% від металургійної довжини:
Для вибору параметрів секцій рекомендуються такі їх розміри: І секція - 0,3 ч 1,0 м, ІІ та ІІІ секції - 1,1 ч 3,0 м, ІV та V секції - 3,1 ч 4,0 м, VІ та наступні - 2,0 ч 3,0 м. При цьому при довжині Як випливає з рівнянь (4.17), (4.18) необхідно визначити середню температуру і товщину кірки на початку і кінці кожної ділянки охолодження. По приведеним числовим даним і даним рисунка 4.2 визначимо параметри секцій (табл. 4.4, рис. 4.4). Час виходу злитка з першої секції визначимо як:
час виходу з другої секції:
і аналогічно для решти секцій.
Таблиця 4.4 - Параметри секцій ділянки водяного охолодження ЗВО
Для розрахунку прийнято: коефіцієнт кристалізації Приймаємо з метою спрощення розрахунку лінійну зміна температури по товщині кірки. Тоді для першої секції:
Сумарний тепловий потік
а середній коефіцієнт тепловіддачі (для
Щільність зрошення на даній ділянці складе
З огляду на те, що розливається квадратна заготовка і секція у верхній частині машини розташована практично вертикально, витрати води на широкі грані включаючи грань по більшому радіусу і грань по малому радіусу будуть однакові:
де 2 - кількість однакових граней;
Витрати води на вузькі грані:
Загальна витрата води:
Витрати води на тону сталі складуть:
де (
1,11 · 60 = 66,6 м) Аналогічно проводимо розрахунок для решти секцій. Результати розрахунку витрати води на охолодження заготовки в ЗВО зведені в табл. 4.5.
Таблиця 4.5 - Результати розрахунку витрати води на охолодження заготовки в ЗВО
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-23; просмотров: 102; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.9.181 (0.239 с.) |