содержание   ..  40  41  42  43  44 

10.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛОВ В ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКОЛЬЗЯЩИХ ЗАТВОРОВ

При разработке разливочных и дозирующих устройств, обладающих высокими техническими характеристиками, важно иметь в распоряжении информацию, являющуюся базисом для выполнения их расчета и конструирования. Получение такого материала связано с проведением
большого объема исследований, требующих значительных временных и трудовых затрат, которые можно уменьшить, воспользовавшись методом физического моделирования.

Равномерность распределения вводимых лигатур между изложницами зависит от характера процессов, протекающих при движении введенных в жидкую сталь частиц ферросплавов в каналах сифонной проводки и полостях изложниц. Выбор оптимального фракционного состава вводимых лигатур должен определяться исходя из их полного растворения и однородного распределения между изложницами в процессе их наполнения при минимальных механических потерях ферросплавов, связанных с неполным расплавлением и уносом пылевидных частиц.

При сифонной разливке стали, как известно, существует два варианта расположения изложниц на поддоне. Первый предусматривает подвод металла от центровой к каждой из изложниц. Данная схема расположения применяется на ОАО “Алчевский металлургический комбинат” (4 слитка массой 10 или 13 т) и на ОАО “Донецкий металлургический завод” (6 или 4 слитка массой 5,5 т).

При втором варианте от центровой металл сифонной проводкой подается к ближней изложнице и от нее последовательно ко второй изложнице. Данная схема расстановки изложниц используется на ОАО “Макеевский металлургический комбинат” для 8 слитков массой 8,2 т.

На распределение микродобавок между изложницами влияет характер сформировавшегося потока жидкой стали в сифонной проводке, который, в свою очередь, зависит от схемы расположения изложниц на поддоне и линейной скорости разливаемого металла.

Поскольку непосредственное измерение скорости и изучение динамики потоков стали в каналах сифонной проводки пока не представляются возможными, информацию о движении частиц ферросплавов при вводе в центровую и движении газовых пузырей, инжектируемых в процессе сифонной разливки, получают расчетным путем по известным методикам или с помощью физического моделирования [37].

При физическом моделирования процесса взаимодействия твердой и жидкой фаз во время микролегирования стали, разливаемой через сифон, исследовали влияние соотношения обьемных расходов жидкости и мелкодисперсного растворяющегося материала, поступающих в центровую, на градиент концентраций образующегося при этом в моделях изложниц раствора.
В состав использовавшейся лабораторной установки (рис. 139) входили: модель разливочного устройства, соединенная вертикальным трубопроводом с напорным баком, установленным на высоте 3 м и обеспечивающим истечение воды в центровую со скоростью 1-7 м/с; модель поддона с сифонной проводкой и восемью изложницами, порядок установки которых соответствует приведенному на рис. 140. Линейный масштаб модели, выбранный из условий неразрывности потоков, а также Fr = idem и We = idem, составлял 1:2.

Подачу мелкодисперсного порошка NaCI, имитирующего лигатуру, осуществляли с помощью модели дозирующего устройства, выполненной в масштабе 1:3. Равномерность распределения растворившегося порошка оценивали путем измерения электропроводности солевого раствора, образовавшегося в моделях изложниц. Для этой цели применяли два датчика с платиновыми электродами, включенные в мостовую схему.

Электрический сигнал, снимаемый с диагонали моста, подавали на вход усилителя и контролировали с помощью показывающего прибора. Один из датчиков устанавливали в контрольный сосуд с чистой водой, а второй последовательно погружали в каждую из восьми моделей изложниц после их заполнения жидкостью. При каждом погружении датчика происходила разбалан- рис. 140. Порядок размещения моделей шлож-сировка моста преобразователя, ™ч при исследовании равномерности распре-зависящая от концентрации рас- де“ в 11ИХ Ф*РРо™*

твора соли в модели изложницы, о которой можно было судить по показаниям заранее протарированного прибора.

По данной методике провели серию экспериментов, в ходе которых изменялось в заданных расчетных пределах соотношение объемных расходов жидкости Qx и порошкообразного материала Qn и фиксировались соответствующие ему концентрации раствора соли в моделях изложниц. Объемные расходы жидкости Qx и порошка Qn, имитировавших при моделировании разливаемую сталь и вводимые реагенты, определяли путем пересчета по заданным объемным расходам жидкого металла QM и дробленого ферросплава Оф с использованием зависимостей 0Ж = Qм /М

и Qn=Q^/M. Здесь Mq - масштаб расходов, М =М2 -\[м, где М ~

линейный масштаб модели. При М - 2 масштаб М = 22 *J~2 = 5,66.

При моделировании расход жидкости изменяли в пределах 11x10-4 — —19 х 10 4 м3/с, что соответствовало расходу жидкой стали, истекающей из ковша со скоростью 3-6 м/с. Объемный расход мелкодисперсного порошка NaCl составлял Qn =7,1-1 O'"6 м3/с, что было эквивалентно удельному расходу ферросплава 2 кг/т.

На рис. 141 приведены диаграммы распределения концентраций раствора соли при различных значениях отношения £>ж / Qn. Наименьшие колебания концентраций раствора соли в моделях изложниц соответствуют отношению Qx / Qn =200...250. В то же время градиент концентраций солевого раствора был наибольшим, когда значение указанного отношения приближалось к 100, что соответствовало случаю разливки стали сокращенной струей при ее дросселировании.
Полученные в ходе физического моделирования результаты являются основой для расчета производительности дозирующего устройства, подающего материал под струю истекающего металла.

В соответствии с расчетными данными, приведенными в табл. 38, при реализации технологии “позднего модифицирования” стали применяемый дозатор должен обеспечивать по ходу разливки металла изменение в широких пределах объемного расхода, а, следовательно, интенсивности ввода дробленых ферросплавов. Причем указанные пределы расширяются с увеличением вместимости ковша, используемого для разливки стали.
 

Так превышение максимального значения над минимальным объемного и массового расходов ферросплавов, вводимых дозирующим устройством в сталь, разливаемую из 100, 150 и 250-тонных ковшей, соответственно составило 1,71, 2 и 2,71. Кроме того, в дозирующей системе должна быть предусмотрена возможность синхронного снижения интенсивности подачи реагентов под струю в момент ее дросселирования, чтобы соотношение объемных расходов жидкой стали и вводимого ферросплава оставалось в оптимальных пределах.

Выполнение указанных требований к гибкому регулированию расходных характеристик дозирующих систем возможно тремя способами:
за счет применения в приводе дозатора двигателя постоянного тока с ручным регулированием частоты вращения его вала;

комплектованием дозирующего устройства автоматизированной системой управления его работой в соответствии с установленной программой;

использованием технических решений, позволяющих посредством взаимосвязи между разливочным и дозирующим устройствами достичь автоматического изменения расхода вводимого материала в зависимости от скорости разливки стали.

Применительно к условиям сталеплавильных цехов с учетом особенностей работы оборудования для разливки стали и интенсивности труда персонала во

время выполнения технологических операций, связанных с реализацией технологии “позднего модифицирования”, рациональным следует признать третий способ обеспечения дозированной подачи лигатур под струю разливаемого через сифон металла, поскольку в этом случае разливщик не отвлекается от управления скользящим затвором, а в состав привода работающего в комплексе с ним дозирующего устройства нет необходимости включать дорогостоящую электронную систему обратной связи. Именно поэтому принятое техническое решение при разработке блока ковшового затвора для дозированного ввода сыпучих материалов в разливаемую сталь было ориентировано на применение третьего варианта регулирования объемного расхода подаваемых дробленых ферросплавов.