Разделы сайта

Тепловой режим кристаллизатора

Основные требования к тепловому режиму кристаллизатора сводятся к следующему:

расход охлаждающей воды в кристаллизаторе должен исключать ее перегрев, вызывающий отложение солей и ухудшение теплоотвода от слитка;

интенсивность охлаждения должна быть такой, чтобы при выходе слитка из кристаллизатора толщина твердой оболочки была достаточной для исключения прорыва металла из середины слитка;

распределение интенсивности теплоотвода по длине и периметру слитка должно обеспечивать отсутствие больших градиентов температур и недопустимых термических напряжений, вызывающих образование трещин в оболочке слитка.

На теплообмен между слитком и кристаллизатором и, следовательно, на формирование оболочки слитка влияют очень многие факторы: марка стали, температура металла, скорость разливки, конструктивные параметры кристаллизатора и др.

Наибольшее значение имеют конструктивные особенности кристаллизатора: размеры граней, конусность стенок, толщина и материал стенок, режим охлаждения. Для большинства конструкций кристаллизаторов из всех перечисленных параметров переменным является только режим охлаждения (температура и расход охлаждающей воды), служащий управляющим воздействием на режим кристаллизации слитка.

В кристаллизаторе имеется два характерных режима теплоотдачи: при плотном контакте слитка со стенками кристаллизатора (плотность теплового потока 1,8-2,3 МВт/м2) и при газовом зазоре между слитком и стенками кристаллизатора (плотность теплового потока 0,7-0,9 МВт/м2). В начале (вверху кристаллизатора) слиток непосредственно контактирует с кристаллизатором, затем слиток в связи с охлаждением и усадкой несколько отходит от стенок кристаллизатора и появляется газовый зазор. При отходе слитка от стенок и уменьшении теплоотдачи происходит некоторый разогрев оболочки, которая вновь прижимается к стенкам, и тепловой поток на короткое время возрастает. Окончательный отход оболочки слитка от стенок кристаллизатора происходит на расстоянии 600-700 мм от уровня жидкого металла, и плотность теплового потока внизу кристаллизатора снижается до 0,25-0,5 МВт/м2.

Изменение плотности теплового потока от слитка к стенкам кристаллизатора по ходу затвердевания слитка может определяться на основании эмпирических зависимостей. Например, при отливке слябов средняя плотность теплового потока (полусумма значений в углах и середине граней) для широких граней подчиняется по зависимости (Мвт/м2)

(1.1)

где - время движения рассматриваемого сечения слитка от уровня жидкого металла, мин.

Изменение теплового потока в определенной степени соответствует изменению температуры поверхности слитка, которая быстро падает до 800 - 900 °С в начальный момент охлаждения и затем несколько возрастает после образования зазора между слитком и стенками кристаллизатора и далее остается примерно постоянной.

Толщина оболочки слитка довольно точно может быть определена по закону квадратного корня:

(1.2)

где - коэффициент затвердевания, равный для разных граней слитка 20 - 25 мм мин -0.5; - время, мин.

Основной целью управления первой стадией кристаллизации слитка является получение достаточно толстой и прочной оболочки слитка на выходе из кристаллизатора. Для реализации этой цели необходимо отобрать от слитка вполне определенное количество тепла, зависящее от марки стали, начальной температуры металла и сечения заготовки

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Анализ систем автоматизированного управления численными методами
Бурное развитие новейшей техники и всё большее внедрение современных разделов математики в инженерные исследования неизмеримо повысили требования к математической подготовке инженеров и научных работников, занимающихся прикладными вопросами. В настоящее время, требуется знание многих разделов современной математики и в первую очеред ...