3.3. Задание к расчету

По заданным вариантам и технологическим параметрам, приведенным в табл. 3.2, определить время коагуляции t_к, время удаления включений t_у , отношения t_к/t_у и t_1/2/t_у .

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 %		t_1/2, 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; t_1/2 – время, необходимое для снижения концентрации кислорода в стали в два раза от теоретически возможного; t_к – время коагуляции оксидных включений; t_y – 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 t_1/2. Оно равно времени, необходимому для того, чтобы содержание кислорода снизить наполовину от теоретически возможного.

Время коагуляции t_к и время удаления t_y 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); ; t_1/2 = 9,68 мин; Н_А = 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 M_оксид 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.