Расчет технологических параметров разливки стали на МНЛЗ

            v – скорость движения воды , м/с.

    Скорость  движения охлаждающей воды обычно изменяется в интервале           7...10 м/с. Принимаем 7,5 м/с.

    Тогда расход воды, обеспечивающий выполнение второго условия - заданную скорость ее движения в каналах кристаллизатора, будет равен

    После вычисления расхода воды по формулам (17) и (21) принимается наибольшее значение расхода воды.

    Так как по второму условию принимаем  расход воды 680,4 м³/ч соответственно.  
 
 

    9 Режим вторичного охлаждения заготовки 

    Режим вторичного охлаждения  заготовки  рассчитывается для заданной скорости вытягивания сляба из кристаллизатора. Расчет режима вторичного охлаждения заготовки осуществляется по участкам зоны вторичного охлаждения (ЗВО) МНЛЗ. Так как по длине любого участка  зоны вторичного охлаждения все показатели, характеризующие тепловое состояние  кристаллизующейся заготовки, непрерывно меняются, то расчет ведется для  середины участка.

    Расчет  каждого участка производится в  следующей последовательности.

1 Вычисляется  продолжительность времени от  начала кристаллизации заготовки  по формуле

                                                                

                                                           (22)

где   τ_i - продолжительность времени от начала кристаллизации заготовки, мин;

   L_{i ср} - расстояние от поверхности жидкого металла в кристаллизаторе до середины

        I-го участка зоны вторичного охлаждения, м;

     v_зад - заданное значение скорости вытягивания заготовки из кристаллизатора

        для расчета режима вторичного охлаждения, м/мин.

           

   

 

 

2 Определяется  толщина слоя затвердевшего металла  с использованием формулы

                                                          

                                                      (23)

где ξ_i - толщина слоя затвердевшего участка в середине I-го участка зоны

            вторичного охлаждения, м.

    Тогда толщина слоя затвердевшего участка  по всей длине зоны вторичного охлаждения будет равна:

3 Рассчитывается  температура поверхности по оси верхней грани заготовки по формуле

                                                 

                                    (24)

где  t_повi - температура поверхности заготовки I-го участка зоны вторичного

         охлаждения, ° С;

        t_нач - температура поверхности по оси широкой грани заготовки в начале зоны

         вторичного охлаждения, ° С;

       t_кон - температура поверхности по оси широкой грани заготовки в конце зоны

         вторичного охлаждения, ° С;

     L_iЗВО - расстояние от начала зоны вторичного охлаждения до середины I-го

         участка, м;

     L_ЗВО - общая протяженность зоны вторичного охлаждения машины, м.

    В формуле (26) температура поверхности  по оси широкой грани заготовки  в начале зоны вторичного охлаждения вычисляется с использованием формулы

                                                  

                                      (25)

где k_t - температурный коэффициент, ° С/мин.

    Для легированной стали значение температурного коэффициента принимает значение k_t = 200 ° C/мин.

    Температура поверхности по оси верхней грани  заготовки в конце зоны вторичного охлаждения для легированной стали  равна: = 800 ° С. Тогда

 

    Тогда температура поверхности по оси  верхней грани заготовки по всей длине зоны вторичного охлаждения равна

 

 

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

                                                           

                                                      (26)

где  Q_вп - плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности

         заготовки, Вт/м²;

        Δt_i - перепад температуры по толщине затвердевшего слоя металла (° С)

         определяется по формуле

                                                            

                                                      (27)

                       

                          

                            

                           

                           

                             
 

    Тогда плотность теплового потока от жидкой сердцевины к поверхности заготовки  через слой затвердевшего металла  по всей зоне вторичного охлаждения:

      

                

                

   

                  

                

    C поверхности заготовки в окружающую среду излучением:

                                        

                                 (28)

где  Q_изл - плотность теплового потока, передаваемого излучением, Вт/м²;

            γ - степень черноты поверхности заготовки; γ = 0,7...0,8, принимаю 0,7;

           с₀ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²·К⁴);

          с₀ = 5,67 /(м²·К⁴);                         

         t_окр - температура окружающей среды, ° С.

 

    - с поверхности заготовки в  окружающую среду конвекцией

                                                      

                                                (29)

где Q_конв - плотность теплового потока, передаваемого конвекцией, Вт/м²;

       α_конв - коэффициент конвективной теплоотдачи с поверхности заготовки,

          Вт/(м²·град).

    В первом приближении коэффициент  конвективной теплоотдачи зависит  от интенсивности обдува поверхности  заготовки воздухом и может быть определена по формуле

                                                          

                                                (30)

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

    При водовоздушном вторичном охлаждении заготовки рекомендуется принимать  скорость движения воздуха в диапазоне 2...5 м/с. Принимаем 4 м/с. Тогда

 
 

5 Определяется  плотность орошения поверхности  заготовки водой

                                                      

                                                 (31)

где g_ор - плотность орошения поверхности заготовки, м³/(м²·ч);

         η - охлаждающий эффект воды, Вт·ч/м³.

    При водовоздушном охлаждении плотность  орошения принимается в диапазоне  η = 57000...60000 Вт·ч/м³ [1]. Принимаем η = 58000 Вт·ч/м³. Тогда