- •Практическая работа № 1 Обработка стали в ковше синтетическим шлаком
- •Термодинамика процесса рафинирования стали жидким синтетическим шлаком
- •Межфазные свойства расплавов
- •Кинетика процессов рафинирования металла синтетическим шлаком
- •Рафинирование расплавов от примесей
- •Решение типовых задач
- •Задачи для решения
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Варианты заданий:
- •Практическая работа 2
- •2.2. Пример расчёта мощности вакуумной системы при обработке стали в агрегате vd и vd - ов (ковшевое вакуумирование)
- •I этап - создание рабочего разряжения в камере
- •2.3. Задание к расчету
- •Технические характеристики вакуумных пароэжекторных насосов оао«Северсталь»
- •Плотности газов
- •Основные размеры сталеразливочных ковшей
- •Варианты заданий
- •Литература
- •Практическая работа 3
- •3.2. Расчет времени коагуляции и удаления жидких включений
- •3.2. Расчет времени коагуляции и удаления твёрдых включений
- •3.3. Задание к расчету
- •Значение диссипации энергии и параметры процесса удаления оксидных включений при обработке стали на различных установках
- •Литература
- •Изменение температуры металла при легировании
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Примеры расчетов
- •4.3. Задание к расчету
- •Варианты заданий
- •Литература
3.3. Задание к расчету
По заданным вариантам и технологическим параметрам, приведенным в табл. 3.2, определить время коагуляции tк , время удаления включений tу , отношения tк/tу и t1/2/tу .
Таблица 3.2
Значение диссипации энергии и параметры процесса удаления оксидных включений при обработке стали на различных установках
№ варианта |
Способ перемешивания |
, Вт/м3 |
с0, 10-4 % |
t1/2, мин |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||
60-т ковш; высота столба металла в ковше 1,7 м; состав стали: 0,01-0,02 % С; 0,1-0,4 % Si; 0,7-1,4 % Мn; 17-19 % Сr; 9-11 % Ni; состав жидких оксидных включений: 75 % А12О3; 25 % СаO |
||||||||
1 |
Продувка газом, 30 л/мин |
65 |
80 |
9,6 |
||||
2 |
Индукторный, сила тока 1360А |
89 |
95 |
5,5 |
||||
3 |
Индукторный, сила тока 1360 А |
109 |
77 |
6,3 |
||||
4 |
Продувка газом, 50 л/мин |
124 |
60 |
9,0 |
||||
5 |
Продувка газом, 50 л/мин |
149 |
60 |
7,3 |
||||
6 |
Продувка газом, 30 л/мин + индуктор, сила тока 1360 А |
166 |
60 |
4,1 |
||||
7 |
Продувка газом, 30 л/мин + индуктор, сила тока 1000 А |
150 |
70 |
5,2 |
||||
140-т ковш; высота столба металла в ковше 2,5 м; состав стали: 0,10-0,13 % С; 0,1-0,2 % Si 0,5-1,4 % Мn; включения глинозема |
||||||||
|
Один индуктор; сила тока, А: |
|||||||
8 |
800 |
29 |
31 |
4,2 |
||||
9 |
800 |
31 |
30 |
6,6 |
||||
10 |
800 |
41 |
55 |
2,7 |
||||
11 |
900 |
42 |
34 |
3,4 |
||||
12 |
900 |
51 |
91 |
1,7 |
||||
13 |
1000 |
55 |
87 |
1,8 |
||||
14 |
1125 |
70 |
45 |
2,7 |
||||
15 |
1200 |
138 |
49 |
2,0 |
||||
|
Два индуктора; сила тока, А: |
|||||||
16 |
800 |
38 |
114 |
3,6 |
||||
17 |
1000 |
71 |
124 |
1,6 |
||||
18 |
1250 |
154 |
164 |
0,6 |
||||
19 |
1250 |
160 |
151 |
0,6 |
Продолжение таблицы 3.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||
30-т ковш; состав стали: 0,05-0,2 % С; 0,05-0,10 % Si; 0,10-0,50 % Мn; тип включений неизвестен |
|||||||
|
Один индуктор: сила тока, А: |
||||||
20 |
800 |
157 |
~ 100 |
4,7 |
|||
21 |
1050 |
314 |
3,4 |
||||
22 |
1200 |
585 |
3,0 |
||||
23 |
1450 |
740 |
2,6 |
||||
24 |
1450 |
807 |
0,9 |
||||
25 |
1450 |
845 |
1,3 |
Примечание: с0 – суммарная концентрация кислорода перед началом обработки; t1/2 – время, необходимое для снижения концентрации кислорода в стали в два раза от теоретически возможного; tк – время коагуляции оксидных включений; ty – время удаления оксидных включений.
В третьем столбце таблицы приведены значения удельной диссипации энергии . Она отличается от диссипации энергии [см. уравнение (3.1)] учетом плотности: , где ρ – плотность расплавленной стали. В четвертом столбце таблицы приведена исходная концентрация кислорода в металле в начале отработки; в пятом – время t1/2. Оно равно времени, необходимому для того, чтобы содержание кислорода снизить наполовину от теоретически возможного.
Время коагуляции tк и время удаления ty включений рассчитаны по уравнениям (3.1) и (3.2).
Пример расчета. Для данных первой строчки табл. 3.2. имеем: = 75 Вт/м3 = 75 Дж/(сּм3) = 75 кг/(с3ּм); ; t1/2 = 9,68 мин; НА = 1,7 м. Тогда можно рассчитать время коагуляции и время удаления.
Время коагуляции
,
где є00 – объемная доля включений. Она связана с суммарной концентрацией кислорода c0 (приблизительно может быть равной концентрации связанного кислорода) сотношением
,
где Mоксид и M0 – молярная масса оксида и атомная масса кислорода; п – стехиометрический коэффициент при кислороде в формуле оксида. В случае включении глинозема = 102; п = 3; M0 = 16, ε00 = . При плотности металла ρ = 7000 кг/м3 и его кинематической вязкости имеем ; с2.
Время коагуляции частичек глинозема
tк = с = 0,5 мин, а = 9,68/0,5 = 19,4.
Время удаления включений найдем из уравнения
.
При 10 м/с2; м2/с; r0 = 2 мкм = м, НА = 1,7 м, ρ = 7000 кг/м3; Δρ = 3300 кг/м3
l/ty = (2/9)·(10/106)·(3300/7000)·(4ּ10-12/1,7) = 2,45ּ10-6 с-1,
tу = 4,06ּ105 с = 6,8ּ103 мин; tк/ty = 7,4ּ10-5.