Раздел «Теплофизические основы работы МНЛЗ»

I. Тепловая работа кристаллизатора.

Расчет закристаллизовавшейся корочки заготовки (s) на выходе из кристаллизатора по трем вариантам.

Вариант а). Рассчитать s_кр по уравнению (5) . Значения L и V принять в соответствии с заданием. Величина k принимается в соответствии с маркой стали.

Вариант б). Рассчитать s_кр по уравнению (6). Величину теплового потока в кристаллизаторе Q_кр рассчитать по уравнению: Q_кр=g_уд´S, где g_уд - удельный тепловой поток в кристаллизаторе [Вт/м²] рассчитывать по уравнению: g_уд=(0,76·V+0,34)´10⁶ [Вт/м²], где V - скорость разливки, м/мин; S - охлаждающая поверхность кристаллизатора, м².

Вариант в). Рассчитать s_кр по уравнению (6). Величину Q_кр определить по уравнению (8), значения DТ°К и g_в - расход воды на охлаждение принять в соответствии с заданным вариантом.

Сравнить полученные значения s, рассчитанные по разным вариантам а, б и в.

II. Теплообмен в зоне вторичного охлаждения (ЗВО).

Вариант 1. Рассчитать суммарный коэффициент теплоотдачи в ЗВО - зоне водяного и в зоне воздушного охлаждения. Расчет a_å в зоне водяного охлаждения вести по уравнению (12), (13) и (14), а в зоне воздушного охлаждения по уравнениям (13) и (14). Далее рассчитать удельную плотность тепловых потоков для ЗВО по уравнению: , Т_п - температура поверхности заготовки, Т_в - температура воды.

Вариант 2. Рассчитать удельную плотность теплового потока в ЗВО по величине a_ЗВО - коэффициента теплоотдачи от слитка к охлаждающей воде. Расчет a_ЗВО провести по уравнению:

a_ЗВО=ехр(4,97+0,333V)+ехр(5,36+0,592V-0,210t), где V - скорость разливки, м/мин, t - время нахождения слитка в ЗВО. Величина g=a_ЗВО(Т_п-Т_в).

III. Расчет количества охлаждающей воды по секциям ЗВО (алгоритм теплового расчета ЗВО).

Одной из задач теплового расчета ЗВО является определение расхода охлаждающей воды на каждую секцию ЗВО и определение числа форсунок в секции. Для каждой секции вводится К_и - коэффициент использования воды, который изменяется в пределах от 0,65 до 1,0 в зависимости от степени экранизации слитка (h) поддерживающей системой от 0,65 до 1,0. Для теплотехнического расчета ЗВО задаются: V - скорость разливки (м/мин) и длина каждой зоны (секция охлаждения - l_i). По заданным V и l_i определяют время входа слитка в зону охлаждения (t₁) и время выхода из нее t₂=l_i/V. По вариантам а, б или в раздела I (тепловая работа кристаллизатора) определяют s_кр.

Далее по уравнению (19) находят среднеинтегральную толщину корочки в данной секции ЗВО по уравнению:

(1)

где t₁ - время входа слитка в данную секцию ЗВО, с

t₂ - время выхода слитка из данной секции, с.

Определяют степень орошения j=F_ор/F, где F_ор - поверхность орошения, F - общая поверхность зоны охлаждения. Величину j определяют как отношение средней ширины жидкой лунки В_ж в зоне охлаждения к ширине слитка В:

(2)

где s - средняя толщина корочки в зоне охлаждения, м.

Отсюда находим F_ор=j·F.

Далее по уравнению (17) a_ЗВО=exp(4,97+0,337·V)+exp(5,36+0,592·V-0,210·t) находим коэффициенты теплоотдачи для отрезков времени t₁ и t₂, и определяем величину усредненного коэффициента теплопередачи для данной секции:

(3)

Величина в свою очередь зависит от плотности орошения по уравнению:

(4)

где g_F - плотность орошения поверхности слитка, м³/м²с

a₀-начальное значение коэффициента теплопередачи, Вт/(м²К)

В - оптимальный коэффициент, (Вт·ч/м³°К).

По опытным данным a₀=120-160 (Вт/м²°К); В=35-40 (Вт·ч/м³К) - для МНЛЗ с изогнутой технологической осью; В=60-100 (Вт·ч/м³К) - для вертикальных МНЛЗ.

Из уравнения (4) с учетом ранее определенного по уравнению (3) находят величину g_F - плотность орошения для данной секции. Далее по уравнению:

(5)

определяют G - расход воды на охлаждение в данной секции (м³/с) по найденным ранее F_ор (м²) и g_F (м³/м²), приняв К_и=1, т.е 100% степень использования воды для охлаждения заготовки.

Представить полученные результаты в виде таблицы, аналогичной данной в описании.

Далее рассчитать общее число форсунок в каждой секции и расход воды на одну форсунку при условии, что количество секций в МНЛЗ равно 5, а количество межроликовых промежутков в каждой секции (М) принять аналогично данному в описании.