Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 10 ТЕХНОЛОГИЯ способствовало изменению температуры воды на выходе из системы охлаждения (рис. 4). шая разница температур воды на выходе и вхо- де в систему охлаждения составляла 10,4 °С при 3-м режиме, наименьшая – 4,7 °С при 6-м режиме. Использование в конструкции системы охлаждения перфорированного стакана приво- дило к увеличению общей продолжительности рабочего прогрева кристаллизатора по сравне- нию с прямоточным стаканом в среднем на 10 с в условиях равенства давлений и температур на входе в систему охлаждения (соответственно ре- жимы 1–5, 2–6, 3–7, 4–8). Отмечалось увеличе- ние перепада температур воды на выходе и входе в систему охлаждения для сравниваемых режи- мов в среднем на 3,8 °С. На втором этапе было исследовано распре- деление температур по длине кристаллизатора УНГЛДМ. Значения температур по длине в соответствующих точках кристаллизатора для установившегося процесса работы системы охлаждения представлены в табл. 3. Для всех режимов, представленных в табл. 3, на границах условных областей кристаллизатора (границы областей соответствовали температу- рам в точках 2, 4 и 9) выполнялся температурный критерий устойчивости процесса ( Т 2 ≥ 420 ° С, Т 4 ≥ 270 ° С, Т 9 ≥ 270 ° С) [1]. Максимальная разница температур вблизи границы II и III области кристаллизатора (Δ Т 3–5 ) соответствует 1-му режиму – 148 ° С, минималь- ная – 3-му режиму (105,6 ° С) при нормируемом значении этой величины в пределах 75…150 ° С. Для определения взаимного влияния кон- струкции системы охлаждения, а также давления и температуры воды на входе в систему охлаж- дения на исследуемые параметры процесса был реализован полный факторный эксперимент (ПФЭ) типа 2 х для трех независимых перемен- ных, в качестве которых были выбраны давле- ние в системе охлаждения ( р в = 0,4…1,0 кгс/см 2 ), температура воды на входе в систему охлаждения ( Т в = 20…40 ° С) и параметр S R , характеризующий конструкцию системы охлаждения. Этот пара- метр определялся отношением величины суммар- ного поперечного сечения отверстий на выходе из системы охлаждения к внутреннему поперечному сечению стакана ( S R = 1,0…5,8). Откликами явля- лись продолжительность рабочего прогрева кри- сталлизатора, величина перепада температур на выходе и входе в систему охлаждения и разница температур вблизи границы II и III области кри- Т а б л и ц а 2 Пара- метр Режимы работы системы охлаждения кристаллизатора УНГЛДМ с перфорированным стаканом (рис. 1, а ) с прямоточным стаканом (рис. 1, б ) 1 2 3 4 5 6 7 8 Т вых , ° С 27,7 26,2 50,4 47,3 26,9 24,7 46,1 45,8 Δ Т , ° С 7,7 6,2 10,4 7,3 6,9 4,7 6,1 5,8 τ рп , с 76 48 56 44 64 40 44 36 Пиковые значения температуры охлаждаю- щей воды для 3-го и 7-го режимов работы си- стемы охлаждения достигались соответственно через 24 и 12 с от начала процесса и составляли 51,4 и 46,8 ° С. Продолжительность рабочего прогрева кри- сталлизатора, исходя из равенства продолжитель- ности выравнивания температур после пикового значения этих режимов работы кристаллизатора (32 с), достигалась соответственно через 56 и 44 с. Значения температур после рабочего про- грева кристаллизатора соответствовали 50,4 и 46,1 ° С для 3-го и 7-го режимов работы системы охлаждения. Используя аналогичные рассужде- ния, были получены данные и для остальных ре- жимов работы системы охлаждения. Их числен- ные значения представлены в табл. 2. Наибольшая продолжительность рабочего прогрева кристаллизатора соответствует 1-му режиму, наименьшая – 6-му режиму. Наиболь- Рис. 4. Изменение температуры воды на выходе из системы охлаждения: 1–3 -й режим; 2–7 -й режим