Удаление водорода при ковшевом вакуумировании
1) Постановка задачи
Рассчитать время вакуумирования металла в ковше, необходимое для снижения содержания водорода до заданного уровня, в случае различной газонасыщенности стали.
2) Исходные данные представлены в таблицах 4.15 и 4.16.
Таблица 4.15– Химический состав металла
| Химический состав металла перед обработкой, мас % | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo |
| 0,76 | 0,55 | 0,78 | 0,414 | 0,049 | <0,005 |
| V | Ti | Al | P | S | Cu |
| 0,011 | 0,0031 | 0,0036 | 0,011 | 0,0082 | 0,009 |
Таблица 4.16– Содержание водорода в металле
| Начальное содержание водорода в металле, ppm | ||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Требуемая концентрация водорода, ppm……………………………..……2
Остаточное давление в вакуумной камере, атм……………………….0,001
Доля водорода в удаляемых газах………………………………………..0,3
Температура, оС………………………………………………………....1550
Масса металла в ковше, т………………………………………………...150
Глубина металла в ковше, м………………………………………………...4
Расход инертного газа, л/мин……………………………………………2000
3) Расчет
3.1) Расчет равновесной концентрации водорода
Расчет константы растворимости Сивертса
(4.11)
Соответственно KH = 0,0023.
Расчет коэффициента активности водорода в металле
Для расчета необходимы справочные данные по параметрам взаимодействия, представленные в таблице 4.17.
|
|
|
Таблица 4.17– Параметры взаимодействия первого порядка eHi * 102
| Химический состав металла перед обработкой, мас % | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo |
| 6 | 2,7 | -0,14 | -0,22 | 0 | 0,22 |
| V | Ti | Al | P | S | Cu |
| -0,74 | -1,9 | 1,3 | 1,1 | 0,8 | 0,05 |
Расчет ктивности водорода в металле произведем по формуле (4.3)
.
lg ɣH = 0,058;
ɣH = 1,14.
Расчет равновесной концентрации водорода
(4.12)
3.2) Расчет удельной мощности перемешивания
𝜀= 𝑣ц∙𝑔∙𝐻/𝑀 , (4.13)
где ε – мощность перемешивания, Вт/кг;
vц – скорость циркуляции, т/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
H – высота металла (разность уровней в ковше и вакууматоре, примерно 1,42 м);
М – масса металла в ковше, т.
Определим скорость церкуляции
(4.14)
где 
– расход газа,
– диаметр патрубка.
3.3) Расчет коэффициента объемного массопереноса
(4.15)
.
3.4) Расчет времени вакуумирования металла в ковше, необходимого для снижения содержания водорода до заданного уровня.
|
|
|
Для начального содержания водорода в металле 6 ppm пример расчета приведен ниже по формуле .
(4.16)
В систематизированном виде результаты расчета представлены в таблице 4.18.
Таблица 4.18– Зависимость удаления водорода от времени обработки
| H], ppm | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Время, мин | 14,04 | 15,9 | 17,6 | 18,9 | 19,9 | 21 | 21,8 |
На основании результатов расчета строим зависимость требуемого времени вакуумной обработки от начального содержания водорода(рис.4.3)
| Начальное содержание водорода, ppm |
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!