Струк Сергій Валерьевич

Фізико-металургійний факультет

Кафедра технічної теплофізики

Спеціальність: Промислова теплотехніка

Тема випускної роботи:

Прискорене охолодження металу в кристализаторі

Науковий керівник: доцент кафедри ТТП Гiнкул Станіслав Іванович

Прискорене охолодження металу в кристализаторе

Вступ

У сучасних масштабах виробництва металу і всевозрастабщей потреби в ньому на перший план виходить завдання підвищення якості металлопродукции, різкого зниження відходів металу при його виробництві й обробці. У здійсненні програми економії чорных металів важливе місце займають заходу, що зменшують окалинообразование і поліпшують механічні властивості прокату. У наш час прискорене охолодження металу став важливої і неотемлимой частиною технологічного процесу в багатьох прокатних цехах. Воно може использываться як самостійна операція, але іноді і як складова частина інших технологічних процесів. Прискорене охолодження металу застосовується в різних ділянках виробництва прокату, зокрема безпосередньо після виходу прокату з чистовий клети, після термообробки в різних нагрівальних устройсвах, між клетями прокатного стану

Актуальність теми

Прискорене охолодження сортових профілів дозволяє вирішувати завдання, зв'язані з поліпшенням механічних якостей прокату, підвищенням їхньої рівномірності , зниженням окалинообразования, поліпшенням їхньої рівномірності, зниження окалинообразования, поліпшення якості поверхні прокату. Застосування прискореного охолодження має визначений соціальний і екологічний аспект, тому що воно сприяє поліпшенню умов праці, захисту водомоев і навколишнього середовища від шкідливих домішок.

Мета і задачі роботи

Визначити оптимальні параметри прискореного охолодження , конструкцію, основні параметри установки

Практична цінність результатів роботи

Одержання необхідних експлуатаційних властивостей металу залежить від температури прокату. З цією метою розроблена математична модель, що дозволяє на основі рішення диференціального рівняння визначити параметри установки (швидкість прокату, швидкість охолодження рідини, її фізичні властивості й інші), що забезпечують одержання заданого температурного полючи

Основні частина

Одержання металом у процесі прокатки необхідних механічних властивостей, необхідної структури, зменшення окалинообразования можна домогтися регульованим охолодженням прокату. Регульоване охолодження металу полягає у виборі необхідного коефіцієнта тепловіддачі, що забезпечував би одержання необхідної среднемассовой температури, що забезпечує одержання необхідних властивостей. Нестаціонарне температурне поле в процесі охолодження виходить при рішенні диференціального рівняння теплопровідності, що для циліндра запишеться у виді



З початковою умовою при = 0, t = f(r) і граничними умовами

;

де λ(t), c(t), ρ(t) - коефіцієнт теплопровідності,Вт/(м²·K) ; теплоємність,Дж/(м·К) ; щільність, кг/м³ α_охл - коефіцієнт тепловіддачі при охолодженні водою , Вт/(м²·K); Коефіцієнт тепловіддачі охолодженням визначаємо по формулі [1]



Виконано дослідження охолодження металу діаметром 0,0065м, длинне камери охолодження 1м, длинне камери вирівнювання 6м, поркат прохолоджується при противотоке, , початкова температура металу 1000ºC. На малюнку 1 приведена зміна температури по товщині прокату при охолодженні у воді. При однаковій швидкості прокату метал прохолоджується до різної среднемассовой температури. Розподіл температури по перетині залежить від швидкості води



Малюнок 1 - Динаміка температурного поля прокату при швидкості 20м/c

Висновок

C збільшенням швидкості прокату збільшується коефіцієнт тепловіддачі охолодження, що приводить до зміни інтенсивності охолодження і після камери вирівнювання температур виходить среднемассовая температура, відносна погрішність не повинна перевищувати заданої, тобто |t_sr0 - t_srm|/t_sr0≤ε У розрахунках значення величини погрішності вибралося рівним 0,05. При однаковій швидкості прокату 20м/c і різної заданої среднемассовой температурі потрібна різна швидкість води. У залежності від швидкості води міняється і коефіцієнт тепловіддачі охолодженням. При вирівнюванні температур коефіцієнт тепловіддачі α_Σ зменшується зі зменшенням среднемассовой температури, оскільки зменшується і частка променистої енергії. У такий спосіб у залежності від що задається среднемассовой температури моделюється швидкість води при противотоке, а також і при прямотоке. По отриманій швидкості визначається коефіцієнт тепловіддачі охолодження і температурне поле прокату