Рациональный расход воды на внутреннее охлаждение роликов криволинейной слябовой МНЛЗ с вертикальным участком Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.746.5.047

А.С. Казаков, А.М. Столяров

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РАЦИОНАЛЬНЫЙ РАСХОД ВОДЫ НА ВНУТРЕННЕЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РОЛИКОВ КРИВОЛИНЕЙНОЙ СЛЯБОВОЙ МНЛЗ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ УЧАСТКОМ

Отличительной особенностью слябовой криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком, эксплуатирующейся в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», является использование внутреннего охлаждения всех поддерживающих роликов зоны вторичного охлаждения (ЗВО) [1, 2]. При этом в первых четырех роликовых секциях ЗВО вертикального участка и зоны загиба осуществляется поточный контроль расходов воды, подаваемой внутрь роликов для их охлаждения, а также температуры воды на входе и выходе из системы охлаждения. В процессе исследования была проконтролирована разливка металла 340 плавок стали различных марок: СтЗсп (9% от общего количества плавок), S235JR (16%), 20 (10%) и 17Г1С-У (65%). Разливка стали производилась на слябы толщиной 250 мм и шириной 1270, 1560, 1730, 2050 и 2300 мм. Скорость вытягивания заготовок из кристаллизатора изменялась в диапазоне от 0,5 до 0,9 м/мин с шагом 0,1 м/мин. На этих плавках производилось опытное измерение температуры поверхности в центре широкой грани слябовой заготовки по малому радиусу пирометрами марки «Термоскоп 800»: на входе в первую роликовую секцию, на входе в зону загиба и на выходе из неё.

Анализ полученных данных показал, что фактический расход охлаждающей воды, подаваемой внутрь роликов, практически не зависит от скорости вытягивания сляба из кристаллизатора. Установлено, что величина перепада температур воды, циркулирующей внутри роликов, не является постоянной. Она возрастает как при увеличении скорости вытягивания слябов одинаковой ширины, так и при росте ширины слябов, вытягиваемых с одинаковой скоростью. Эта тенденция характерна для всех четырёх роликовых секций. Особенно заметен рост перепада температур воды меж-

© Казаков А.С., Столяров А.М., 2010

ду входом и выходом из роликов для первой секции. Так, при увеличении ширины слябов с 1270 до 2300 мм перепад температур воды возрастает с 12 до 26°С, то есть в 2,2 раза [3].

Выявленные факты свидетельствуют о том, что фактически используемые расходы воды, подаваемой внутрь роликов, не обеспечивают в данных секциях стабильных условий по охлаждению поддерживающей системы зоны вторичного охлаждения машины.

Поэтому была предпринята попытка рассчитать рациональные расходы охлаждающей воды с учетом размеров отливаемого сляба и скорости его вытягивания из кристаллизатора. Для расчета использовалась зависимость

- г )• к (1)

? п \ ликв пов. / I 4 '

V,. =■

100Рв • Св •А!. •С,

3

где Vг- - расход воды, подаваемой внутрь роликов, м /ч;

г/. - доля тепла, теряемого заготовкой с циркулирующей

' внутри роликов водой, %; Л - коэффициент теплопроводности затвердевшего металла,

Вт/(мград); гликв - температура ликвидус стали, °С; гпо - температура поверхности широкой грани по оси

слябовой заготовки, °С; к - площадь поверхности заготовки, м2; Ре - плотность воды, кг/м3; с - удельная теплоёмкость воды, кДж/(кгград); А, - величина перепада температуры воды в роликах, °С; С. - толщина слоя затвердевшего участка в середине

/ - го участка зоны вторичного охлаждения, м. При этом толщина слоя затвердевшего металла является функцией, зависящей от скорости вытягивания заготовки из кристаллизатора, а площадь поверхности заготовки - от размеров поперечного сечения сляба.

Расчеты проводились для получения величины доли тепла, теряемого заготовкой с циркулирующей внутри роликов водой, равной 15% (отн.) и величины перепада температур охлаждающей воды на входе и выходе из роликов, составляющей 25°С [3].

Расчетные данные рекомендуемых расходов воды для охлаждения роликов в разных секциях представлены в таблице.

Сравнение суммарного рекомендуемого расхода воды в четырёх роликовых секциях ЗВО с общим фактическим расходом представлено на рис. 1.

Из рисунка видно, что рекомендуемый расход воды меньше фактического при отливке всех исследованных слябов.

На рис. 2 показано изменение экономии воды при отливке слябов разной ширины.

Рекомендуемые расходы воды для внутреннего охлаждения роликов в разных секциях ЗВО

Ширина сляба, мм Скорость вытягивания сляба, м/мин Расход воды, м^/ч

Первая секция Вторая секция Третья секция Четвёртая секция

1270 0,7 2,94 4,03 3,58 3,22

1270 0,8 3,04 4,15 3,68 3,32

1270 0,9 3,06 4,19 3,73 3,37

1560 0,7 3,54 4,84 4,21 3,89

1730 0,6 3,46 4,71 4,18 3,77

1730 0,7 3,60 4,92 4,39 3,97

1730 0,8 3,68 5,04 4,50 4,08

2050 0,7 4,25 5,69 5,09 4,62

2300 0,5 4,15 5,63 5,00 4,52

2300 0,6 4,41 6,04 5,39 4,89

2300 0,7 4,58 6,30 5,64 5,13

26

104-1-1-1-!-!-1

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Ширина сляба, мм Рис. 1. Изменение рекомендуемого и фактического расходов воды четырех роликовых секций зоны вторичного охлаждения МНЛЗ в зависимости от ширины отливаемого сляба

Ширина сляба,

Рис. 2. Зависимость экономии воды на внутреннее охлаждение роликов в четырёх роликовых секциях от ширины отливаемого сляба

Приведенные данные свидетельствуют о том, что экономия воды на внутреннее охлаждение роликов изменяется в интервале от 6 до 38% (отн.) и зависит от ширины отливаемых слябов. С уменьшением ширины заготовок (b, мм) экономия воды (AVe, %) увеличивается согласно линейной зависимости

= 70,8 - 0,026b R = 0,953. (2)

Таким образом, расчетным методом определены рациональные расходы воды, используемой для внутреннего охлаждения роликов первых четырех секций зоны вторичного охлаждения криволинейной слябовой МНЛЗ с вертикальным участком. Применение рекомендованных расходов позволит получить экономию воды на внутреннее охлаждение роликов в размере от 6 до 38% (отн.). С уменьшением ширины отливаемых заготовок экономия воды возрастает согласно выявленной линейной зависимости.

Список литературы

1. Повышение качества слябовой непрерывнолитой заготовки / И.М. Захаров, С.В. Прохоров, А.С. Казаков и др. // Сталь. 2009. №4. С. 24 - 25.

2. Улучшение качества поверхности слябовой заготовки, отлитой на МНЛЗ с вертикальным участком / И.М. Захаров, Д.В. Юреч-ко, А.С. Казаков и др. // Сталь. 2009. №10. С. 24 - 25.

3. Казаков А.С., Столяров А.М. Влияние внутреннего охлаждения роликов ЗВО МНЛЗ на теплоотвод от слябовой непрерывноли-той заготовки // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. №3 (31). С.18 - 21.

УДК 669: 18.001

Ю.А. Колесников, Б.А. Буданов

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИКИ КИСЛОРОДНОЙ СТРУИ ПРИ ПРОДУВКЕ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ СВЕРХУ

В конвертерных процессах с верхней подачей кислородного дутья эффективность процессов окислительного рафинирования в значительной степени зависит от аэрогидродинамических условий в рабочем пространстве конвертера в период продувки [1]. При этом подачу газа с плотностью 1,43 кг/м3 (при нормальных условиях) необходимо организовать так, чтобы без потерь распределить кислород во всех точках объема жидкого расплава плотностью около 7000 кг/м3. Решение этой задачи при непрерывном вдувании газа во многом зависит от импульса потока [2]:

I = т •

где I - импульс струи, Н;

т - массовый расход газа, кг/с; ^ - скорость потока газа, м/с. Импульс струи - это та сила, под действием которой газ внедряется в жидкость. Глубина проникновения газа в жидкость зависит от величины импульса струи и сил сопротивления жидкости. При прочих равных условиях чем больше импульс струи, тем глубже внедряется газ.

Как видно из выражения для определения импульса потока, увеличение импульса возможно за счет увеличения массового расхода газа, скорости движения потока или увеличения расхода и скорости одновременно. Массовый расход газа непосредственно

© Колесников Ю.А., Буданов Б.А., 2010