Расчет технологических, теплотехнических и конструктивных параметров машин непрерывного литья заготовок (стр. 2 из 7)
DtSi = -35,31 oC.
Суммарное снижение температуры солидус DtS = -138,56 oC, а температура солидус tS = 1534-139=1395 oC.
2. Скорость непрерывной разливки
При определении скорости разливки металла на машинах полунепрерывного (МПНЛЗ) и непрерывного (МНЛЗ) литья заготовок исходят из того, что в кристаллизаторе должна получаться корочка такой толщины, чтобы по выходе из кристаллизатора она бы не порвалась под действием жидкого металла [3].
Скорость разливки зависит от целого ряда факторов: сечение, марка, тип УНРС и влияет на производительность, качество, массу оборудования – стоимость МНЛЗ.
Предварительная оценка скорости может быть произведена также по формуле:
(2.1)k – коэффициент, зависящий от марки стали и назначения готовой продукции; при отливке квадратных заготовок k=0,11-0,14.
При отливке блюмов из стали обыкновенного качества следует выбирать максимальное значение коэффициента.
После подстановки соответствующих значений в уравнение (2.5) получим скорость разливки:
wmin=0,11*(1+0,8/0,8)/0,8=2,75
wmax=0,14*(1+0,8/0,8)/0,8=3,5
wcp=0,125*(1+0,8/0,8)/0,8=3,13
ГИПРОМЕЗОМ рекомендуются следующие скорости разливки:
для заданного сечения заготовки
а´в, мм2 80´80
w, м/мин 2,75-3,5
Однако эти скорости могут быть рекомендованы для случая, когда разливка плавок на МНЛЗ производится одиночными плавками. В случае серийной разливки методом плавка на плавку время разливки на МНЛЗ необходимо согласовывать с продолжительностью плавки в сталеплавильном агрегате и ритмом подачи ковшей с металлом в отделение непрерывной разливки.
Для дальнейших расчетов выбираем скорость разливки 3,13 м/мин.
3. Расчет охлаждения заготовки
3.1 Определение толщины закристаллизовавшегося слоя и температуры на выходе из кристаллизатора
Анализ процесса затвердевания заготовки в кристаллизаторе провел Хилс [5]. Расчет теплового поля заготовки ведет к полиному, константы которого рассчитывают с учетом поверхностных условий. Уравнения и результаты даны в безразмерных параметрах, что позволяет легко применять их для произвольных исходных данных и размеров заготовки.
Расчетом установлены толщина застывшей корки в зависимости от расстояния от уровня металла, температура на поверхности заготовки и тепло, отведенное кристаллизатором.
Для определения толщины корки в кристаллизаторе
, температуры поверхности заготовки и количества отведенного тепла 
В.Д. Хилс [5] установил ряд упрощенных соотношений, которые в системе СИ имеют вид: 
(3.1) 
(3.2) 
(3.3)Безразмерное расстояние от уровня стали в кристаллизаторе
, (3.4)где х - реальное расстояние, м;
- время нахождения заготовки на глубине х в кристаллизаторе, с; v - скорость заливки, м*с-1; 
- коэффициент теплоотдачи от поверхности заготовки к охлаждающей воде, Вт*м-2 *K-1: 
(3.5)где d - толщина зазора между заготовкой и стенкой кристаллизатора;
- коэффициент теплопроводности жидкого вещества в зазоре; 
- толщина медной стенки кристаллизатора; 
- коэффициент теплопроводности меди; 
- коэффициент теплоотдачи от внешней стороны медной стенки кристаллизатора к охлаждающей воде (определяют по критериальным соотношениям).Хилс использовал уравнение Nu = 0,023 (Re)0,8 (Pr)0,33 и параметры: Y- эффективная длина кристаллизатора, м (соответствует уровню стали в кристаллизаторе);
- безразмерная длина кристаллизатора; 
- безразмерная толщина застывшей стали; 
- реальная толщина застывшей корки, м; 
- безразмерная температура поверхности заготовки; 
- реальная температура поверхности заготовки, °С; 
-температура солидуса; Н' = L1/(ctS) - безразмерное общее тепло затвердевания; L1 - реальная скрытая теплота затвердевания (включая теплоту перегрева) 
(здесь t1 - температура разливаемой стали); 
- безразмерное тепло, отведенное от части заготовки длиной х, приходящееся на единицу окружности кристаллизатора; 
- реальное тепло, отведенное из части заготовки длиной х, приходящееся на единицу окружности кристаллизатора за единицу времени.Для расчета температуры застывшей корки в кристаллизаторе К. Фекете [6] разработал примерные упрощенные методы.
Он исходит из рассуждений, что кристаллизатор в МНЛЗ является теплообменником, работающим противоточно, так что можно считать, что разливаемая сталь охлаждается проточной водой. Им получено соотношение:
, (3.6)где
-разность температур между жидкой сталью и охлаждающей кристалли-затор водой; 
-разность температур обоих веществ при входе в кристаллиза-тор; 
-коэффициент теплоотдачи, Вт* м-2 *К-1; 
-охлаждающая внутренняя поверхность кристаллизатора, м2; 
- энтальпия стали; 
- энтальпия воды, равная 
; 
-внутреннее сечение кристаллизатора, м; v-скорость вытягивания, м*с -1; 
- плотность застывшей стали, кг*м -3; с - теплоемкость ста-ли, Дж * кг –1* К-1.На основании известных результатов изучения отвода тепла, проведен-ного X. Крайнером и Б. Тарманном [7], а также И. Саважем и В.Х. Притчардом [2], К. Фекете составил уравнение для отвода тепла кристаллизатором:
. (3.7)Для определения средней плотности теплового потока
от кристаллиза-тора на данном расстоянии х от уровня стали в кристаллизаторе необходимо проинтегрировать предыдущее соотношение: 
; (3.8) 
, (3.9)где
- время, с.При описании передачи тепла от твердого тела к обтекающей его жидко-сти или газу имеется в виду теплообмен. Количество тепла Q, Дж, переходящее с поверхности тела в окружающую среду, определяют по формуле Ньютона:
(3.10)где
- коэффициент теплоотдачи, Вт м-2 К-1; tп – температура поверхности тела, 0С; tср – температура окружающей среды, 0С; S – охлаждаемая площадь, м2; 
- время, с.Согласно уравнению Ньютона получим:
(3.11)где
, К - среднелогарифмическая разность температур в кристаллиза-торе между сталью и охлаждающей водой: 
(3.12)