Создание высокопроизводительных слябовых МНЛЗ (обоснование, разработка, исследование и внедрение в производство). Том 2 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.04, кандидат технических наук Нисковских, Виталий Максимович

• Нисковских, Виталий Максимович
• кандидат технических наук
• 1981

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты металлургического производства», Нисковских, Виталий Максимович

Результаты исследования контактирования непрерывного сляба с медными стенками кристаллизатора приведены в табл. 3. Из таблицы видно, что в верхней части кристаллизатор находится в контакте со слябом по малому радиусу; в средней части, наоборот, по большому радиусу, а на выходе из кристаллизатора величина относительного времени контакта по малому и большому радиусу практически одинакова. Характер контактирования слитка с медными стенками изменяется по периметру кристаллизатора.

Очевидно, что кристаллизатор радиальной установки желательно устанавливать так, чтобы уменьшить разницу в контактировании по большому и малому радиусу. Более целесообразной является установка радиального кристаллизатора, при которой 28 р горизонтальная плоскость, проходящая через центр качания кристаллизатора и центр кривизны балок вторичного охлаждения, проходила бы через середину высоты кристаллизатора. ■ На рис. 3 показана диаграмма распределения величины относительного времени контакта сляба с медными стенками радиального кристаллизатора.

В. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАКЛАДОК И БАЛОК ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Тепло от сляба в зоне вторичного охлаждения отводится благодаря прерывистому контакту поверхностей сляба (по широким сторонам) с водоохлаждаемыми накладками балок вторичного охлаждения.

Накладка на нижней балке

Накладка на верхней балке

00 во "60' АО 20 О Температура накладки

О 20 40 60 80 ЮО Температура накладки

Рис. 4. Распределение температур по длине накладок на различных разливках при длине отлитого сляба 5.1 и 10,0 .«

Температура накладок измерялась па крайних первых балках (верхней и нижней) с помощью хромель-копелевых термопар, приваренных током короткого замыкания в глубине отверстий в теле накладок в зоне, близкой к поверхности контакта накладок со слябом (на расстоянии 7 мм от нее). ч

На рис. 4 показаны графики распределения температур по длине накладок по данным разливок стали 45 и Ст. 3. Приведены графики для двух моментов разливки: а) при длине отлитого сляба, равной 5.1 м (светлые точки), передний конец сляба только что вышел из зоны вторичного охлаждения;

•и I б) при длине сляба, равной 10 м (темные точки), установив шийся процесс прохождения сляба через зоны вторичного охлаждения.

При построении графиков распределения температур по длине накладок подбирались разливки, характеризующиеся постоянством скорости движения сляба на значительных промежутках времени до измерения и в процессе измерения температуры. Скорость движения сляба была постоянной и равной 0,5—0,6 м мин.

Температура накладки верхней балки на участке термопар 6—3 характеризуется четко выраженным общим повышением по мере приближения к кристаллизатору. Этот подъем температур совершенно закономерен и связан с изменением температуры сляба по мере его продвижения в зоне вторичного охлаждения. На участке 3—1, примыкающем к решетке кристаллизатора, следовало ожидать дальнейшего повышения температуры накладки. В действительности температура накладки тем ниже, чем ближе точка замера к ее верхнему краю. Объяснение этому явлению будет дано ниже.

Температура накладок при разливке различных марок стали различна: например, температура средней подлине части как.гадок при раз.тииие стали 45 п среднем на 10' С выше, ч<ч при ра зтиике стали Ст. Л. Температура накладок верхних балок слоричною охлаждении 1» целом выше, чем температура накладок нижних балок (в среднем на 16 С), что соответствует теоретически ожидаемому: разница в длинах верхней и нижней накладок вызывает увеличенные удельные тепловые потоки на рабочей поверхности верхней накладки.

Выравнивание теплоотдачи от сляба по широким сторонам большого и малого радиусов может быть достигнуто, например, относительным уменьшением поверхности контакта накладок верхних балок со слябом. х

Температура средней по длине части верхней накладки выше температуры соответствующей части нижней в среднем на 16 С. На рис. 5 показан график изменения температуры накладки верхней балки в ходе разливки стали 15. Каждая кривая построена по показаниям термопары, номером которой она обозначена (схему расположения термопар см. на рис. 4).

Из графика видно, что кривая 3 постоянно расположена над кривой 2, т. е. установленная выше картина распределения температур накладки верхней балки сохраняется неизменной на протяжении всего процесса разливки (при установившемся режиме!. Наибольшая температура (до 120 С) наблюдается в средней части длины накладки, ¿¡.¡вод об изменении температуры поверхности сляба не по плавно опускающейся кривой, а по кривой с местным повышением температуры при прохождении слябом верхней половины зоны вторичного охлаждения также остается верным для всего установившегося процесса разливки. 30

В накладках наблюдается общее повышение их температуры п процессе разлннки в установившемся режиме. Это общее повышение температуры накладки по всей ее длине — следствие повышения температуры охлаждающей воды, циркулирующей в канале накладки (см. кривую 1 на рис. !). При этом общий характер распределения температуры по длине сохраняется.

Температура накладки изменяется не только на протяжении разливки. Наблюдаются такж<- <•<• циклические изменения, связанные с кинематикой балок вторичного охлаждения: при рабочем

Рис. 5. Изменение температуры накладки '<;:.;м! вторичногоохла разливки. Длина сля^а 21,9 м

50 55 60 Т, мин деки я в процессе азываются от-средой, тепло-ожет быть ос\движении балок с зажатым между ними слябом происходит интенсивная теплопередача через поверхности контакта от слитка к накладкам — температура накладок интенсивно нарастает; при обратном — холостом движении балок накладки окг деленными от поверхности сляба воздушно-газовой обмен между слябом и накладкой в этот период м1с ществлен только лучеиспусканием или конвекцией, его интенсивность падает — температура накладки также падает. При но стояннон скорости движения сляба интервал изменения температуры накладки равен 5 С. При неустановившемся режиме разливки значение этого интервала достигает 28 С.

Экспериментальные данные по температурам накладки в точках замера термопарами позволяют расчетным путем получить данные по температурам на поверхности накладки, входящей в контакт с широкой стороной сляба.

На рис. 6 приведен график распределения температур на поверхности накладки по длине балки вторичного охлаждения. Из графика видно, что распределение температуры на поверхности

31

•"""Л" Г"".'";

•I верхней накладки по ее длине характеризуется займом криво,; -в верхней трети длины. Это происходит вследствие того, что фор- , сунки, расположенные между решеткой и балками, охлаждают не только сляб, но и верхнюю часть накладок. Таким образом, * кривая распределения температуры по длине накладок не соответствует точно характеру охлаждения поверхности сляба, ко торый выражается пологой, непрерывно падающей кривой температуры. Температуры рабочей поверхности накладки находятся в диапазоне 80—180 С.

Температура собственно балок вторичного охлаждения в про- i. цессе разливки увеличивается на 30—35' С за первый час раз- * ливки. Для уменьшения накопления тепла балками от их накладок | за счет теплопроводности рекомен- S-дуется поверхности стыка перед : установкой накладок на балки по- ; крывать составом, способствующим теплоизоляции накладки

Г. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ; НЕПРЕРЫВНОГО СДЯ1.А ПРИ ЗАТВЕРДЕВАЛ ИИ Температура сляба в ею попе- : речном сечении измерялась на двух . разливках спокойной стали (разливки 44 и 56) с помощью платино- ; платинородиевых термопар. установленных в головке затравки,

С целью определения фронта затвердевания радиального сляба и установления зависимости толщины корочки от времени чат вер. девания на двух разливках спокойной ст&ли Ст. 3 «разливки И и 48) в кристаллизатор в конце разливки вводили сернистое желечо или его смесь с элементарной серой. Скорость разливки в обоих случаях составляла 0.6 м мин. По серным отпечаткам, снятым с темплетов, определяли среднюю толщину корочки сляба по каждой из широких сторон на данном расстоянии от мениска металла. Время затвердевания для каждого из темплетов определяли исхоЪя из скорости разливки и расстояния теммлета от мениска металла. Данные по толщине корочки сляба приведены в табл. 4.

Измерение температуры металла в. радиальном слябе о'Чщнр-м 150. 600 .«.« в трех точках позволило определить время полною затвердевания сляба, которое составляет 9.5 мин. Это время . '-ответствует коэффициенту полною затвердевания 3.1 мм'.г>; 32

0,5

1,20 1.80 2,38 2,99 3,51 10 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5!,н

Рис. 6. Распределение тем на поверхности верхней и по ее пине к-ратур ;К задки

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нисковских, Виталий Максимович, 1981 год

1. Бойченко М. С. и др. Непрерывная разливка стали М. М< •• издат, ¡961.

2. Гуляев Б. Б. Литейные процессы. М., .Машгнз. 1900.

3. Л и х т м а н В. И. и др. Физико-химическая механика металл' П АН СССР, 1962.

4. С л а д к о ш т е е в В. Т. и др. Качество непрерывных *литко&. У>-:<--лургиздат, 1964.

5. S. CS. Пр оиъ£ос?ся?£с /цруяшх мааш*/,тш«нос*7/>ое«е/е, /973, С. 3-.1. РАЗДЕЛ 1

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОКАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ПРОЦЕССОВ ПРОКАТКИ

7. Чл.-кор. АН СССР Г. JI. ХИМИЧ. инженеры В. М. НИСКОВСКИХ, Г. В. КОНСТАНТИНОВ, А. Ф. ВОРОН Л ИВ, канд. техн. наук М- Б LI А Л ЮН

8. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В НЕПРЕРЫВНЫХ СЛИТКАХ

9. При моделировании процесса непрерывной разливки возможно использование нескольких решений.

10. На графиках приняты обозначения, отличающиеся от обозначений, принятых в используемых работах.