Расчет технологических, теплотехнических и конструктивных параметров машин непрерывного литья заготовок (стр. 1 из 7)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНБАССКИЙ государственный технический университет
КАФЕДРА МЕТАЛЛУРГИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине "Непрерывная разливка стали"
Расчет технологических, теплотехнических и конструктивных параметров МНЛЗ
Выполнил студент
Группы МЧ
__________
Проверил
доц. каф. МЧМ
Куберский С.В.
Алчевск
2005
Исходные данные для расчета
| № п/п | Заданный параметр | Значение |
| Вариант | ||
| Марка разливаемой стали | 55C2 | |
| Содержание,% С | 0,52-0,60 | |
| Si | 1,5-2 | |
| Mn | 0,6-0,9 | |
| Cr | н.б. 0,3 | |
| Ni | н.б. 0,4 | |
| S | н.б. 0,02 | |
| P | н.б. 0,02 | |
| Сечение слитка, мм | 175  175 | |
| Эффективная длина кристаллизатора, м | 0,9 | |
| Предел прочности стали в близи температ. солидус, МПа. | 7,1 | |
| Плотность жидкой стали, кг/м3 | 7055 | |
| Теплоемкость жидкой стали, Дж/(кг*К) | 656 | |
| Теплопроводность стали, Вт/(м*К) | 30 | |
| Скрытая теплата затвердевания, кДж/кг | 245 | |
| Коэффициент затвердевания, мм/мин0,5 | 30 | |
| Коэф-ент k завис. от марки ст. и назначения гот. продукции | 0,125 | |
| Длина 4-х роликовой секции, м | 1 | |
| Расстояние от мениска металла в кр-ре до секции ЗВО, м | 2 | |
| Допуст. деформац. слоев мет. в темпе-рном интерв. хрупк. | 0,002 | |
| Коэф-нт,учитывающий интенсивность охл. слитка в ЗВО | 0,75 | |
| Относительная толщина закристаллизовавшейся корки | 0,6 | |
| Расстояние между точками правки, м | 1 | |
| Количество плавок в серии, шт | 8 | |
| Масса разливаемого металла в ковше, т | 50 | |
Коэффициент учитывающий потери времени при разл.,  | 0,9 | |
Коэффициент учитывающ. степень загр. оборуд. МНЛЗ,  | 0,85 | |
| Допустимое время разливки, мин | 60 | |
| Длит. пауз между сериями для подгот. МНЛЗ к разл., мин | 60 | |
| Фонд рабочего времени эксплуатации МНЛЗ, сут. | 290 | |
| Продолжительность всех ремонтов, сут. | 75 | |
| Тип сталеплавильного агрегата | конвертер | |
| Количество конвертеров, шт | 3 | |
| Садка, т | 50 | |
| Длительность плавки, мин | 34 |
Содержание
Введение
1 Определение температуры ликвидус и солидус стали, разливаемой на МНЛЗ
2 Скорость непрерывной разливки
3 Расчет охлаждения заготовки
3.1 Определение толщины закристаллизовавшегося слоя и температуры на выходе из кристаллизатора
3.2 Определение температуры поверхности по длине заготовки и расхода воды на охлаждение в ЗВО
4 Выбор формы технологической оси
4.1 Базовый радиус МНЛЗ
4.2 Выпрямление непрерывнолитой заготовки
5 Производительность МНЛЗ
5.1 Пропускная способность МНЛЗ
5.2 Состав и подготовка МНЛЗ к разливке
5.3 Количество МНЛЗ в сталеплавильном цехе
Список ссылок
Приложение 1. Графическое изображение расчетных параметров.
Приложение 2. Результаты расчета.
Введение
Последние годы на Украине наметились тенденции по всесторонней модернизации сталеплавильного комплекса. Ориентируясь на передовой мировой опыт одними из основных путей эффективного перевооружения отрасли могут быть внедрение передовых схем внепечной обработки стали и установок непрерывной разливки.
Программа развития металлургического комплекса Украины до 2010 года включает значительное изменение структуры сталеплавильного производства, а именно снижение доли мартеновской стали и разливки металла в изложницы в общем объеме металлопродукции. Значительное повышение доли конвертерной и электростали, а также увеличение объемов металла разливаемого на МНЛЗ может существенно повысить конкурентоспособность продукции отечественной металлургии.
В настоящее время успешно завершена реконструкия сталеплавильного производства на Донецком металлургическом заводе (реконструированы мощности по выплавке и непрерывной разливке электростали) быстрыми темпами перевооружается Енакиевский металлургический завод (сооружение установки печь-ковш и шестиручьевой радиальной МНЛЗ), на очереди Кривой Рог, Запорожье, Мариуполь.
Данная курсовая работа посвящена расчету основных технологических, теплотехнических, конструктивных и эксплуатационных параметров МНЛЗ.
1. Определение температуры ликвидус и солидус стали, разливаемой на МНЛЗ
При непрерывной разливке стали очень важно поддержание оптимального уровня температуры разливаемого металла.
Точный расчет и поддержание температуры металла при разливке необходим для обеспечения высокого качества НЛЗ и стабильности процесса разливки.
Повышенный перегрев металла над температурой ликвидуса способствует увеличению трещиночувствительности заготовок, развитию столбчатой структуры слитка и таких дефектов макроструктуры, как осевая ликвация и центральная пористость. Кроме того, чрезмерно высокая температура разлива-емого металла может привести к прорывам НЛЗ по трещинам. При увеличении температуры металла в промковше выше оптимальной величины требуется снижение уровня скоростей вытягивания НЛЗ (ориентировочно, превышение оптимальной температуры разливки на 10 0С требует снижения скорости разли-вки на 5 %).
Необходимая температура металла в промежуточном ковше рассчитывается исходя из температуры ликвидуса для каждой марки стали.
Определим температуру ликвидус заданной марки стали, приняв следующий химический состав, %:
0,50 С, 1,8 Si, 0,8 Мn, 0,3 Cr, 0,4 Ni, 0,02 S, 0,02 P.
Расчет температуры ликвидус стали, производится по формуле:
Тл =1534–tсн (1.1)
где tсн – снижение температуры плавления железа из-за присутствия в нем примесей которое определяется по формуле:
tсн =К1´[C, %]+К2´[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%] 0С, (1.2)
где К1 и К2–коэффициенты для различных химических элементов в стали;
[C,%; Mn,%; Si,%; Cr,%, Ni,%, P,%; S,% ] – содержание химических элементов в стали (Заданные значения коэффициентов для различных химических элемен-тов в стали для расчета температуры ликвидус представлены в таблицах 1-2 [1]).
Таблица 1 – Коэффициент К1 при заданном содержании углерода в стали для расчета температуры ликвидус
| Содержание углерода в стали, % | 0,51 ¸ 0,60 |
| К1 | 86 |
Таблица 2 – Коэффициенты К2 различных химических элементов в стали для расчета температуры ликвидуса
| Химический элемент | Mn | Si | Cr | Ni | P | S |
| К2* | 5 | 8 | 1,5 | 4 | 30 | 25 |
Расчетная температура ликвидус составит:
tсн =К1´[C, %]+К2´[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%]= 86´0,56+5´0,75+8´1,75+ 1,5 ´0,3+ 0,4 ´4+0,02 ´30+0,02 ´25=73 оС,
Тл =1534–tсн =1534 – 73=1461 оС.
Рекомендуемая величина перегрева металла в промежуточном ковше над температурой ликвидуса во время разливки на МНЛЗ для низко – и среднеуглеродистых марок стали составляет 30 ¸ 35 ºС.
Предполагаемые потери температуры металла в ходе разливки:
- в промковше за время разливки одной плавки – 5 ¸ 10 ºС;
- при переливе металла из сталеразливочного в промежуточный ковш – 30 ¸ 40 ºС (в зависимости от типа футеровки промковша и номера плавки в серии).
Рекомендуемое превышение температуры металла в сталеразливочном ковше перед разливкой на МНЛЗ должно составлять:
65÷85 ° С – для низко – и среднеуглеродистых марок стали;
Определим температуру солидус стали, содержащей, %:
0,56 С, 0,75 Mn и 1,8 Si. Влиянием фосфора и серы с концентрациями до 0,025 % можем пренебречь.
Рассмотрим уравнения, аппроксимирующие в данной области линию солидуса соответствующей бинарной диаграммы.
В интервале (0,15¸0,8) С действительно выражение:
(1.3)Для марганца Л.Кухарем [2] было выведено подобное соотношение:
(1.4)а для кремния им же предложена формула
(1.5)где NC, NMn, NSi – концентрация, % (ат.), указанных элементов.
Процентные (по массе) содержания элементов пересчитаем на атомне
(1.6)где
– относительная масса элемента.По этому отношению 0,56 % С º2,5541 % (ат.), 0,75 Mnº0,7615 % (ат.), 1,8 % Siº3,5272% (ат.).
Теперь подставим концентрации NC, NMn и NSi в уравнения (1.3) – (1.4) и рассчитаем снижения температуры солидус: DtC = -97,49 oC, DtMn = -5,77 oC,