Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Сентября 2013 в 13:53, дипломная работа
Особенностями металлургических машин являются: высокие нагрузки и тяжёлые режимы, агрессивная окружающая среда, безотказность работы, легкодоступный и нетрудоемкий ремонт. Неожиданная (неплановая) остановка машины в непрерывном металлургическом процессе вызывает значительные потери из-за недополученной продукции, затрат на ремонт.
Металлургические машины и особенно их приводы требуют специального внимания на стадиях проектирования, изготовления, испытания и эксплуатации. Прокатные станы, МНЛЗ, конвертеры являются уникальными как по заложенным в них техническим решениям, так и по исполнению.
Когда место стыка головки затравки и заготовки выходит за ось последнего валка ТПМ, затравка отделяется от заготовки с помощью механизма отделения затравки и далее заготовка перемещается в зону режущего устройства, где осуществляется порезка на мерные длины.
Современная технология непрерывной разливки предусматривает разливку методом «ковш – на – ковш». В этом случае производится замена прежнего стальковша на новый, наполненный, без прекращения процесса вытягивания заготовки.
Для реализации такой технологии применяют подъемно – поворотные стенды для стальковша и тележки для промковша с механизмом подъема и передвижения.
Рис. 3 Схема МНЛЗ
1- стальковш;
2- шиберный затвор;
3-промежуточный ковш;
4-кристаллизатор;
5-механизм качания
6-секции вторичного охлаждения;
7-поддерживающие роликовые
8-тянуще-правильная машина (ТПМ);
9-режущее устройство;
10-заготовка;
11-механизм отделения
По типу МНЛЗ подразделяют на
а) слябовые:
а.1 Тонкослябовые – 80х1500мм.
б) блумовые
в) сортовые
Рис. 4 Типоразмеры заготовок
Регулируемыми параметрами являются скорость вытягивания заготовки, количество подаваемой воды на первичное и вторичное охлаждение, ход и частота качания кристаллизатора. Глубина регулировки указанных параметров позволяет разливать широкий сортамент сталей: от малоуглеродистых до высокоуглеродистых и легированных марок сталей.
Скорость разливки (вытягивания)
не может превышать величины, определяемой
прочностью корочки заготовки в
двухфазном состоянии под
Отсюда, для обеспечения заданной производительности применяют многоручьевые машины. Но при этом каждый ручей имеет независимое управление, а технологически все ручьи объединены единым, вытянутым по линии перпендикулярной ручьям, промковшом.
Мощность и размеры машины определяются емкостью стальковша, которая на практике имеет значение: от 12т до 350т.
Скорость разливки на слябовых и блумовых машинах достигает 1,5м/мин, а на сортовых - 5м/мин.
МНЛЗ – сложный, многозвенный и многоприводной агрегат, требующий тщательной отладки схем управления отдельными механизмами и процессом в целом.
Характерным для приводов являются низкие скорости рабочих звеньев, большие передаточные отношения, глубокая регулировка частоты вращения двигателей (1:10 и более)
Кроме того, к приводам, равно как и к механизмам, предъявляются требования безотказной и долговечной работы в условиях повышенной температуры и влажности окружающей среды.
Технологический радиус
на основании теоретических
R = 40b,
где b – толщина заготовки (см. рис. 4).
(рис.5)
На МНЛЗ происходит превращение металла в жидкой фазе в металл в твердой фазе.
Процесс превращения фаз происходит в движении и те, кто наблюдают этот процесс, воспринимают его как чудо.
Какое то время, пока полностью не затвердеет, непрерывный слиток находится в двухфазном состоянии. Тело, сформированное в этом слитке жидкой фазой, называют лункой (рис.5).
В процессе непрерывной разливки толщина корочки изменяется от 0 до b/2, а L увеличивается с увеличением скорости разливки.
Длина жидкой лунки (фазы) определяется:
а) для блумовой и сортовой разливки:
Где k = 240 – эмпирический коэффициент
b – толщина заготовки в (м)
Vр – скорость разливки (вытягивания заготовки)
б) для слябовой разливки
Vp = скорость разливки ( м/мин)
tзатв – время полного затвердевания (мин)
tзатв. = 2 (мин),
где b – толщина заготовки (мм)
27 – эмпирический коэффициент
e
Рис. 5 Разрез по непрерывно-литому слитку
(рис.6)
Толщина корочки слитка под кристаллизатором наиболее уязвимое место по прочности. Пока слиток находится в кристаллизаторе, стенки кристаллизатора воспринимают давление жидкого металла внутри слитка через закристаллизовавшуюся корочку и защищают корочку от разрушения.
Под кристаллизатором корочка освобождается от поддержки стенок кристаллизатора, полностью воспринимает фэрростатическое давление жидкой фазы P, и воспринимает усилие Q вытягивания слитка из кристаллизатора, равное усилию трения корочки по стенкам кристаллизатора.
Толщина корочки "б" растет неравномерно. Быстрее в кристаллизаторе, медленнее в зоне вторичного охлаждения, еще медленнее на оставшемся участке L.
α1>α2>α3
Толщина корочки под кристаллизатором определяется по формуле:
- сляб
- блум
- сорт
где τ – время движения от мениска до нижнего среза кристаллизатора (мин)
Жидкая фаза
δ
Рис. 6 Разрез слитка под кристаллизатором
(рис.7, 8, 8а, 9, 10, 11,12)
Качание кристаллизатора, т.е. движение вверх – вниз по кристаллизующемуся слитку, используется для снижения трения слитка в кристаллизаторе. Все параметры этого технологического приема получены из опыта.
Опытом доказано – на данном этапе развития техники отказаться от качания кристаллизатора невозможно. Но, несмотря на такое утверждение, поиски способов снижения трения в кристаллизаторе продолжается, и дают положительный результат. Так, стенки кристаллизатора вместо чистой меди стали делать из сплава меди и серебра. Кроме того, заготовки для стенок стали получать не горячей, а холодной прокаткой. В результате значительно увеличили твердость рабочей поверхности стенки кристаллизатора, что позволило снизить коэффициент трения и повысить износостойкость стенки.
Одновременно стали применять специальные экзотермические смеси, покрывающие мениск металла в кристаллизаторе, отличающиеся жидкотекучестью. С помощью этих смесей обеспечивается защита мениска от окисления (контакта с воздухом) и смазка, благодаря проникновению жидкой смеси в зазор между корочкой слитка и стенкой кристаллизатора.
В результате коэффициент трения слитка в кристаллизаторе f снижен от 0,5 до 0,2.
Итак, расчетная величина коэффициента трения в кристаллизаторе – 0,2.
Определим силу трения в кристаллизаторе.
Давление PH на нижнем срезе кристаллизатора определяется как вес столба жидкого GМ металла высотой 900мм, деленный на площадь сечения рабочей полости кристаллизатора. Высота кристаллизатора 1000 мм, расстояние от верхнего торца кристаллизатора до мениска – 100 мм.
Удельный вес жидкого металла γ=7 г/см3
a и b – размеры сечения кристаллизатора в (см)
Давление на нижнем срезе (PH max)
Среднее (расчетное) давление:
Площадь поверхности стенок кристаллизатора:
Суммарное давление на стенки кристаллизатора:
Сила трения в кристаллизаторе:
Fтр.кр = N·f =
Как было сказано выше, кристаллизатор в технологическом процессе совершает возвратно – поступательное движение (вверх – вниз), и сила трения, действующая на слиток, также направлена вверх – вниз в зависимости от направления движения кристаллизатора.
Циклом движения качания кристаллизатора называют время, затраченное на движение кристаллизатора из нижнего положения в верхнее и возврат из верхнего в нижнее.
Движение кристаллизатора осуществляется от механизма, называемого "механизмом качания кристаллизатора".
Закон движения кристаллизатора определяется технологией разливки и зависит от разливаемых марок стали и скорости разливки.
Чаще всего применяется синусоидальный закон, но могут применяться и другие конфигурации.
Современные машины позволяют гибко менять во время работы без остановки машины закон движения, число качаний в минуту (частоту качания), ход.
Частота качания находится в пределах 120¸350 кач/мин, величина хода 3¸12мм
Рис. 7 Изменение толщины корочки по длине L
Уровень мениска
Информация о работе Конструирование машин для металлургических процессов