Контроль качества слитков

 

Слитки, имеющие в деловой части дефекты в виде “электропробоев“ или грубых пережимов, назначаются для повторного переплава или бракуются. Другие дефекты удаляются обдиркой или зачисткой. Так как слиток формируется в шлаковой оболочке (гарнисаже), то он имеет бездефектную поверхность.

 

Техника безопасности

 

При выполнении работ, связанных с подготовкой и использованием материалов, механизмов ЭШП, инструмента и приспособлений, а также выполнении технологических операций при выплавке сталей и сплавов в электрошлаковых печах и выпуске их в ковш, должны соблюдаться требования инструкций по безопасности труда для подручных сталеваров и сталеваров установок ЭШП электросталеплавильного цеха [2].

5 Расчёт геометрических размеров электрода и кристаллизатора

 

Исходя из того, что данная сталь имеет достаточно широкое применение в промышленности, то годовой объём производства её велик. Поэтому была выбрана бифилярная печь ЭШП-5ВГ, т.к. она имеет преимущества по сравнению с другими установками с позиции технико-экономических показателей, а также тем,

что данная установка может работать как по бифилярной схеме, так и по монофилярной одноэлектродной схеме. Для данного переплава выбрана одноэлектродная схема.

 

Расчёт геометрических размеров слитка

 

Коэффициент формы слитка kсл (kсл =4…5):

 

kсл = , (1)

 

где lсл - длина слитка, м;

Dосл - определяющий размер сечения слитка, м.

Масса слитка m0, кг :

 

, (2)

 

где dт - плотность стали (dт = 7,88 т/м³);

Sосн - площадь основания слитка ( ), м2.

Тогда:

 (3)

 

Выразим lосл :

 

 (4)

;

 

Расчёт геометрических размеров кристаллизатора.

 

, (5)

 

где lо.кр- определяющий размер кристаллизатора, м;

kл - коэффициент линейной усадки металла, kл =1,020;

Dо.сл - определяющий размер поперечного сечения слитка, м;

∆г - толщина шлакового гарнисажа (∆г = 0,002м).

Принимаем кристаллизатор с диаметром сечения 0,5 м. В таком кристаллизаторе слиток будет иметь размеры:

 

 ; (6)

 ; (7)

 

 ; (8)

 

Расчёт сторон верхнего и нижнего сечений слитка.

 

 ; (9)

 , (10)

 

где Dслн - диаметр нижнего сечения слитка, м;

Dслв - диаметр верхнего сечения слитка, м;

Составим систему уравнений для определения диаметра верхнего и нижнего сечения слитка.

Решим систему уравнений:

м;

м.

Расчёт сторон верхнего и нижнего сечений кристаллизатора.

 

, (11)

 

где Dо.кр.н - диаметр нижнего сечения кристаллизатора, м.

 

м;

, (12)

 

где Dо.кр.в - диаметр верхнего сечения кристаллизатора, м;

lкр - длина кристаллизатора, м.

Определение числа и геометрических параметров расходуемого электрода.

Длина оплавляемой части электрода:

 

, (13)

 

где kз сл - коэффициент заполнения слитка.

Коэффициент заполнения слитка:

 

, (14)

 

где n - количество электродов, n = 1;

sэд - площадь сечения электрода, м2;

sсл - площадь поперечного сечения слитка, м2

; (15)

 

м2;

Исходя из этого определяем:

Зазор между стенкой кристаллизатора и электродом составляет:

Определяем длину оплавляемой части электрода:

,

Полная длина электрода:

 

, (16)

 

где lо - длина огарка (50 мм);инв. г - длина инвентарной головки (1,5 м).

Масса электрода:

 

mэд = dт ·Vэд, (17)

где Vэд - объём электрода, м3.

mэд = 7,8 ·5,4 · 0,071 = 3,005 т

Кратность шлака (kшл ) при ЭШП соответствует 2…5 % от массы слитка, т.е. масса шлака mшл составляет, т:

 

 (18)

т

 

При этом объём шлаковой ванны (м3) без электрода равен:

 

 , (19)

 

где з - плотность жидкого шлака разного химического состава (для АНФ-1П )

м3.

С погруженным электродом

 

, (20)

 

где - площадь поперечного сечения n электрода, м2;

hэд - заглубление электрода в шлаковую ванну, м;

hшл - глубина (высота) шлаковой ванны с погруженным электродом, м;

sкр - площадь поперечного сечения кристаллизатора, м2.

С учётом электрофизических особенностей процесса ЭШП величина hшл должна соответствовать условию:

 

 (21)

 

Нижний предел неравенства определяется необходимым расстоянием h между торцом электрода и зеркалом жидкометаллической ванны во избежание возникновения дугового разряда:

 

 (22)

 

Верхний предел неравенства (21) определяется максимально допустимым заглублением hэд электрода в шлаковую ванну :

 

 (23)

 

Используя формулу (20) найдем:

Используя формулу (20) найдем глубину шлаковой ванны с погруженным электродом:

Длина кристаллизатора:

lкр = lсл + hшл + ∆l (24)

 

где ∆l - конструктивный размер кристаллизатора (∆l = 0,15 м).

lкр = 2,07+ 0,29+ 0,15=2,52 м

По формуле (12) определяем верхнее сечение кристаллизатора:

Высота установки определяется по формуле:

 

 (25)

.