塞棒有效行程的计算
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4 李奕等 . 中间罐塞棒跳棒原因分析 . 连铸 , 2004, 4.
2
( 25 - 19. 45 ) - ( 25 - 18. 4 )
= 9. 10
5 结语
本文意在提供一种有关塞棒有效行程计算的新 方法 ,计算是简单的 ,仅供大家参考 。 塞棒有效行程计算 ,对设计者而言是很方便的 。 但对于其他人员来说 , 由于塞棒图纸上提供的信息 不足 ,不便计算 。在钢厂 ,只要把塞棒和浸入式水口 装配在一起 , 旋转塞棒或浸入式水口 , 事后可以看 到 ,在塞棒棒头和浸入式水口碗部内表面留下一条 环状痕迹 。测量塞棒棒头上的环状痕迹的外径和环 状痕迹至塞棒棒头尖的距离 , 就可以得到塞棒有效 行程计算所需的 r2 和 S值 。 参考文献
已知 : r . 5; R n = 18; S = 18. 4。 1 = 25, r 2 = 26 由公式 ( 1 ) 计算 r3 ;
r3 = =
2 2
4. 2 B 型
( r2
2
- Rn )
2 2
2
计算用图见图 10。
Yb =
=
26. 5 - ห้องสมุดไป่ตู้8
2
= 19. 45 (r 1 - r 3 ) - ( r 1 - S)
1 邵毅峰等 . 小方 坯连 铸 工艺 对 耐火 材 料 的 要 求 , 连 铸 , 1993, 2: 29 ～ 34. 2 张毅 君等 . 浸入 式 水 口 和 保 护 渣 浇 注 工 艺 在 120mm × 120mm 小方坯连铸机上的应用和改进 . 连铸 , 1993, 4. 3 张明华译 . 塞棒和浸入式水口的设计及在连铸机中的操作 .
图 9 截面积相等
( 1 ) 环隙间距计算
当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截面 积相等时 ,由图 9 可见 : 2 π r3 2 = 2 πR n2 2π r2 - 2
图 6 塞棒有效行程
r2 r3
2 2
- r 3
2 2
= Rn - Rn ( r2
2
2 2 2
= r 2
当塞棒棒头顶端与 a - b线相切时 ,此时切点为
C 点 ,塞棒处于上升极限位置 ,在此期间原圆心 O 上升
r3 = 环隙 e - b, 即为 J,
- Rn )
( 1)
至 O 2处 ,其上升距离为 O - O 2 ,即为塞棒的上升极限 值 ,见图 7。如果塞棒再继续上升是没有意义的。
J = r2 - r 3 = r2 ( 2 ) 塞棒有效行程计算 (r 2
= 12. 50 ( 4 ) 塞棒极限行程计算示例
(O1 - C ) =
=
( O 1 - e) r 1
2
2
- ( c - e)
2
当 r3 = 0时 , 塞棒棒头的棒尖 , 已基本离开浸入 式水口碗部窝子 。 设塞棒极限行程为 Y j 。
Yj =
= (r 1
2 2
- r3
2
(O - C ) = (O - d ) - ( c - d )
3 计算假设
当塞棒棒头的外圆与浸入式水口碗部的内表面 正交接触时 , 塞棒处于关闭状态 , 在图 5 中 , 接触点 为 a 和 b (实际上是一条环线 ) , a - b线为正交接触 时 , 塞棒棒头的横截面直径 , c - b 为其半径 。 在图 5
图 1 半弧形 图 2 半圆弧相切
连 铸 2006 年第
3期
其环隙距离为 e - b, 设为 J。 塞棒棒头横截面半径为 c - e, 设为 r3 。 塞棒棒头处于关闭状态时的横截面半径为 c b, 设为 r 2 , 纵截面半径为 O - b, 设为 r 1。
图 5 关闭状态
塞棒上升的距离为塞棒上升前后 , 塞棒棒头纵 截面圆心 O 与 O 1 之间的距离 O - O 1 , 设为 Ya。 浸入式水口流钢通道的半径设为 R n。
2
- Rn )
2
( 2)
Ya = ( O 1 - C ) - ( O - C ) ( O 1 - C ) = (O - C ) =
=
〔( O 1 - e)
2
- ( c - e) 〕
2
2 2 = ( r1 - r3 )
图 7 塞棒上升极限
2 2 〔(O - b) - ( c - b) 〕
中 , O 为塞棒棒头纵截面圆心 , O - b为其半径 。 塞棒 处于关闭状态时 , 接触点 a 和 b, 与水口碗部的内表 面之间的环隙距离为 0 值 。 R n 为浸入式水口的流钢
( 1 ) 塞棒棒头的形状为半圆弧 , 半径为 r 1 , 其值
一般较大 , 见图 1。
・18・ 通道的半径 。
塞棒棒头纵截面半径为 ( o - b) 即 r1 = 64. 5。 由 公式 ( 1 ) 计算 :
图 8 塞棒与浸入式水口的相对位置图
r 3 =
(r 2
2
- Rn ) =
2
( 48. 3 - 35 )
2
2
= 33. 28
工 艺 技 术
塞棒有效行程 : Ya =
半圆弧相切组成 , r1 的值一般较小 , 大致 在 12mm ～ 45mm 之间 ,见图 2。 ( 3 ) 塞棒棒头的形状 , 由 3 个半径为 r1 、 r2 和 r3 的半圆弧相切组成 , r1 的值一般较小 , 见图 3。 这种类 型在国内很少见 。 ( 4 ) 塞棒棒头的形状 , 由 2个半径为 r 1和 r 2 的半 圆弧与 2 条斜线相切组成 , r1 的值一般较小 , 见图 4。
图 10 计算图
图 10中 O 为塞棒棒头纵断面圆心 , O - d为其 半径 , 提升后为 O 1 - e, 设为 r1 ; a - b为塞棒棒头处于关闭状态时的横截面直 径 , 提升后为 O 1 - e, 其半径设为 r2 ; c - e为环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道 截面积相等时 , 塞棒棒头横断面半径 , 设为 r3 ;
( 2 ) 塞棒棒头的形状 , 由 2 个半径为 r1 和 r2 的
近几年以来 ,在有关整体塞棒和浸入式水口的 配套设计过程中 ,往往要涉及到整体塞棒棒头和浸 入式水口碗部形状的设计 。在设计中 , 首先要确定 浸入式水口的流钢通道的直径 , 由此确定水口碗部 的形状和开口度 ; 在此基础上 ,再确定与其相匹配的 整体塞棒棒头的形状和长度 。 在整体塞棒棒头的形状设计中 , 还要考虑到塞 棒棒头在浸入式水口碗部的插入深度和整体塞棒提 升的有效行程 。很显然塞棒的有效行程越长 , 整体 塞棒对流入浸入式水口的钢流量的控制性就越好 , 调节范围就越大 。 对于整体塞棒提升的有效行程的计算 , 以笔者 之见 ,现有的有效行程的计算公式有不便之处 ,还不 能计算塞棒在有效行程内 ,任何一个位置 ,塞棒棒头 与浸入式水口碗部之间的间隙距离 , 并由此计算流 入浸入式水口的钢液的流量 。鉴于上述原因 , 笔者 提出一种新的计算方法供参考 。 2 整体塞棒棒头的形状 实践证明 ,在浸入式水口的流钢通道的直径已 确定的条件下 ,整体塞棒棒头的形状直接影响到塞 棒有效行程的长短 。 目前 ,整体塞棒棒头的形状 ,可归纳成以下几种 :
= ( r1
2
・19・
- r 3 ) 2 2
2
( r1
2
- r 2 ) ( 64. 5 - 48. 3 )
2 2
2
( 64. 5 - 33. 28 ) -
计算方法同 A 型 , 由公式 ( 1 ) , 计算出 r3 。 ( 2 ) 塞棒有效行程计算 由图 10 可见 , 塞棒有效行程 :
Yb = O 1 - O = ( O 1 - C ) - ( O - C )
工 艺 技 术
・17・
塞棒有效行程的计算
周川生
(洛阳南苑耐火材料有限公司 )
摘 要 提出有关整体塞棒有效行程新的简便的计算方法 。
Ca lcula tion on effective stroke of stopper rod
ZHOU Chuansheng (Luoyang Nanyuan Refractory Co. , L td. ) ABSTRACT A new and simp le calculation method for the effective stroke of the integrated stopper rod is established in the paper . 1 前言
4 有效行程的计算 4. 1 A 型
(r 1
2
2 2
- r 2 )
2
Ya =
-
( r1 (r 1
- r 3 ) - r2 )
2
假设当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截 面积相等时 ,塞棒与浸入式水口的相对位置见图 8。
2
( 3)
( 3 ) 塞棒有效行程计算示例
以国内某钢厂塞棒为例 , 见图 5。 已知 : 浸入式水口流钢通道的半径 R n = 35; 塞棒棒头处于关闭状态时的横截面半径为 ( a c) 即 r2 = 48. 3;
c - d为塞棒插入浸入式水口碗部的深度 ,设为 S ;
Rn为浸入式水口流钢通道的半径 ; O1 为塞棒处于有效行程位置时 ,塞棒棒头纵断
面圆心 ,其半径为 O1 - e即 r1 ; 由图 10可见 , O1 - O 为塞棒的有效行程 ,设 Yb。 ( 1 ) 环隙间距计算
国外耐火材料 . 1995, 4. 31 ～37.
图 3 3 个半圆弧相切 图 4 半圆弧与 2 条斜线相切
由上述图可见 , 图 1 和图 4 属于同一类 , 即只有 由半径为 r1 的半圆弧与浸入式水口的碗部相接触 , 设定为 A 型 。 而图 2和图 3属于另一类 , 只有由半径为 r2 的半 圆弧与浸入式水口的碗部相接触 , 而 r1 不相接触 , 设 定为 B 型 。 因此 ,塞棒有效行程的计算就有两种方法 ,不能 用现有的一种方法来计算 。
= r1 - S
- r3 ) ( r1
2 2
2
(r 1
2 2
- r2 )
2
(r 1 ) (r 1
- r 2 ) ( 4)
2
Yb =
(r 1
2
- r3 ) - ( r 1 - S)
2
( 5)
= r 1 -
- r 2 )
2
2
( 3 ) 塞棒有效行程计算示例
将有关数据代入 ( 3 ) 式 :
Yj = 64. 5 = 21. 76 ( 64. 5 - 48. 3 )
当塞棒逐渐向上提升时 , 塞棒棒头逐渐远离水 口碗部 , 在接触点 a 和 b处 , 环隙距离由 0 值逐渐增 大。 当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截面 积相等时 , 则认为塞棒处于全开状态 。在此期间原 圆心 O 上升至 O 1处 , 塞棒上升的距离为 O - O 1 , 即为塞棒的有效行程 ,见图 6。
2
( 25 - 19. 45 ) - ( 25 - 18. 4 )
= 9. 10
5 结语
本文意在提供一种有关塞棒有效行程计算的新 方法 ,计算是简单的 ,仅供大家参考 。 塞棒有效行程计算 ,对设计者而言是很方便的 。 但对于其他人员来说 , 由于塞棒图纸上提供的信息 不足 ,不便计算 。在钢厂 ,只要把塞棒和浸入式水口 装配在一起 , 旋转塞棒或浸入式水口 , 事后可以看 到 ,在塞棒棒头和浸入式水口碗部内表面留下一条 环状痕迹 。测量塞棒棒头上的环状痕迹的外径和环 状痕迹至塞棒棒头尖的距离 , 就可以得到塞棒有效 行程计算所需的 r2 和 S值 。 参考文献
已知 : r . 5; R n = 18; S = 18. 4。 1 = 25, r 2 = 26 由公式 ( 1 ) 计算 r3 ;
r3 = =
2 2
4. 2 B 型
( r2
2
- Rn )
2 2
2
计算用图见图 10。
Yb =
=
26. 5 - ห้องสมุดไป่ตู้8
2
= 19. 45 (r 1 - r 3 ) - ( r 1 - S)
1 邵毅峰等 . 小方 坯连 铸 工艺 对 耐火 材 料 的 要 求 , 连 铸 , 1993, 2: 29 ～ 34. 2 张毅 君等 . 浸入 式 水 口 和 保 护 渣 浇 注 工 艺 在 120mm × 120mm 小方坯连铸机上的应用和改进 . 连铸 , 1993, 4. 3 张明华译 . 塞棒和浸入式水口的设计及在连铸机中的操作 .
图 9 截面积相等
( 1 ) 环隙间距计算
当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截面 积相等时 ,由图 9 可见 : 2 π r3 2 = 2 πR n2 2π r2 - 2
图 6 塞棒有效行程
r2 r3
2 2
- r 3
2 2
= Rn - Rn ( r2
2
2 2 2
= r 2
当塞棒棒头顶端与 a - b线相切时 ,此时切点为
C 点 ,塞棒处于上升极限位置 ,在此期间原圆心 O 上升
r3 = 环隙 e - b, 即为 J,
- Rn )
( 1)
至 O 2处 ,其上升距离为 O - O 2 ,即为塞棒的上升极限 值 ,见图 7。如果塞棒再继续上升是没有意义的。
J = r2 - r 3 = r2 ( 2 ) 塞棒有效行程计算 (r 2
= 12. 50 ( 4 ) 塞棒极限行程计算示例
(O1 - C ) =
=
( O 1 - e) r 1
2
2
- ( c - e)
2
当 r3 = 0时 , 塞棒棒头的棒尖 , 已基本离开浸入 式水口碗部窝子 。 设塞棒极限行程为 Y j 。
Yj =
= (r 1
2 2
- r3
2
(O - C ) = (O - d ) - ( c - d )
3 计算假设
当塞棒棒头的外圆与浸入式水口碗部的内表面 正交接触时 , 塞棒处于关闭状态 , 在图 5 中 , 接触点 为 a 和 b (实际上是一条环线 ) , a - b线为正交接触 时 , 塞棒棒头的横截面直径 , c - b 为其半径 。 在图 5
图 1 半弧形 图 2 半圆弧相切
连 铸 2006 年第
3期
其环隙距离为 e - b, 设为 J。 塞棒棒头横截面半径为 c - e, 设为 r3 。 塞棒棒头处于关闭状态时的横截面半径为 c b, 设为 r 2 , 纵截面半径为 O - b, 设为 r 1。
图 5 关闭状态
塞棒上升的距离为塞棒上升前后 , 塞棒棒头纵 截面圆心 O 与 O 1 之间的距离 O - O 1 , 设为 Ya。 浸入式水口流钢通道的半径设为 R n。
2
- Rn )
2
( 2)
Ya = ( O 1 - C ) - ( O - C ) ( O 1 - C ) = (O - C ) =
=
〔( O 1 - e)
2
- ( c - e) 〕
2
2 2 = ( r1 - r3 )
图 7 塞棒上升极限
2 2 〔(O - b) - ( c - b) 〕
中 , O 为塞棒棒头纵截面圆心 , O - b为其半径 。 塞棒 处于关闭状态时 , 接触点 a 和 b, 与水口碗部的内表 面之间的环隙距离为 0 值 。 R n 为浸入式水口的流钢
( 1 ) 塞棒棒头的形状为半圆弧 , 半径为 r 1 , 其值
一般较大 , 见图 1。
・18・ 通道的半径 。
塞棒棒头纵截面半径为 ( o - b) 即 r1 = 64. 5。 由 公式 ( 1 ) 计算 :
图 8 塞棒与浸入式水口的相对位置图
r 3 =
(r 2
2
- Rn ) =
2
( 48. 3 - 35 )
2
2
= 33. 28
工 艺 技 术
塞棒有效行程 : Ya =
半圆弧相切组成 , r1 的值一般较小 , 大致 在 12mm ～ 45mm 之间 ,见图 2。 ( 3 ) 塞棒棒头的形状 , 由 3 个半径为 r1 、 r2 和 r3 的半圆弧相切组成 , r1 的值一般较小 , 见图 3。 这种类 型在国内很少见 。 ( 4 ) 塞棒棒头的形状 , 由 2个半径为 r 1和 r 2 的半 圆弧与 2 条斜线相切组成 , r1 的值一般较小 , 见图 4。
图 10 计算图
图 10中 O 为塞棒棒头纵断面圆心 , O - d为其 半径 , 提升后为 O 1 - e, 设为 r1 ; a - b为塞棒棒头处于关闭状态时的横截面直 径 , 提升后为 O 1 - e, 其半径设为 r2 ; c - e为环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道 截面积相等时 , 塞棒棒头横断面半径 , 设为 r3 ;
( 2 ) 塞棒棒头的形状 , 由 2 个半径为 r1 和 r2 的
近几年以来 ,在有关整体塞棒和浸入式水口的 配套设计过程中 ,往往要涉及到整体塞棒棒头和浸 入式水口碗部形状的设计 。在设计中 , 首先要确定 浸入式水口的流钢通道的直径 , 由此确定水口碗部 的形状和开口度 ; 在此基础上 ,再确定与其相匹配的 整体塞棒棒头的形状和长度 。 在整体塞棒棒头的形状设计中 , 还要考虑到塞 棒棒头在浸入式水口碗部的插入深度和整体塞棒提 升的有效行程 。很显然塞棒的有效行程越长 , 整体 塞棒对流入浸入式水口的钢流量的控制性就越好 , 调节范围就越大 。 对于整体塞棒提升的有效行程的计算 , 以笔者 之见 ,现有的有效行程的计算公式有不便之处 ,还不 能计算塞棒在有效行程内 ,任何一个位置 ,塞棒棒头 与浸入式水口碗部之间的间隙距离 , 并由此计算流 入浸入式水口的钢液的流量 。鉴于上述原因 , 笔者 提出一种新的计算方法供参考 。 2 整体塞棒棒头的形状 实践证明 ,在浸入式水口的流钢通道的直径已 确定的条件下 ,整体塞棒棒头的形状直接影响到塞 棒有效行程的长短 。 目前 ,整体塞棒棒头的形状 ,可归纳成以下几种 :
= ( r1
2
・19・
- r 3 ) 2 2
2
( r1
2
- r 2 ) ( 64. 5 - 48. 3 )
2 2
2
( 64. 5 - 33. 28 ) -
计算方法同 A 型 , 由公式 ( 1 ) , 计算出 r3 。 ( 2 ) 塞棒有效行程计算 由图 10 可见 , 塞棒有效行程 :
Yb = O 1 - O = ( O 1 - C ) - ( O - C )
工 艺 技 术
・17・
塞棒有效行程的计算
周川生
(洛阳南苑耐火材料有限公司 )
摘 要 提出有关整体塞棒有效行程新的简便的计算方法 。
Ca lcula tion on effective stroke of stopper rod
ZHOU Chuansheng (Luoyang Nanyuan Refractory Co. , L td. ) ABSTRACT A new and simp le calculation method for the effective stroke of the integrated stopper rod is established in the paper . 1 前言
4 有效行程的计算 4. 1 A 型
(r 1
2
2 2
- r 2 )
2
Ya =
-
( r1 (r 1
- r 3 ) - r2 )
2
假设当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截 面积相等时 ,塞棒与浸入式水口的相对位置见图 8。
2
( 3)
( 3 ) 塞棒有效行程计算示例
以国内某钢厂塞棒为例 , 见图 5。 已知 : 浸入式水口流钢通道的半径 R n = 35; 塞棒棒头处于关闭状态时的横截面半径为 ( a c) 即 r2 = 48. 3;
c - d为塞棒插入浸入式水口碗部的深度 ,设为 S ;
Rn为浸入式水口流钢通道的半径 ; O1 为塞棒处于有效行程位置时 ,塞棒棒头纵断
面圆心 ,其半径为 O1 - e即 r1 ; 由图 10可见 , O1 - O 为塞棒的有效行程 ,设 Yb。 ( 1 ) 环隙间距计算
国外耐火材料 . 1995, 4. 31 ～37.
图 3 3 个半圆弧相切 图 4 半圆弧与 2 条斜线相切
由上述图可见 , 图 1 和图 4 属于同一类 , 即只有 由半径为 r1 的半圆弧与浸入式水口的碗部相接触 , 设定为 A 型 。 而图 2和图 3属于另一类 , 只有由半径为 r2 的半 圆弧与浸入式水口的碗部相接触 , 而 r1 不相接触 , 设 定为 B 型 。 因此 ,塞棒有效行程的计算就有两种方法 ,不能 用现有的一种方法来计算 。
= r1 - S
- r3 ) ( r1
2 2
2
(r 1
2 2
- r2 )
2
(r 1 ) (r 1
- r 2 ) ( 4)
2
Yb =
(r 1
2
- r3 ) - ( r 1 - S)
2
( 5)
= r 1 -
- r 2 )
2
2
( 3 ) 塞棒有效行程计算示例
将有关数据代入 ( 3 ) 式 :
Yj = 64. 5 = 21. 76 ( 64. 5 - 48. 3 )
当塞棒逐渐向上提升时 , 塞棒棒头逐渐远离水 口碗部 , 在接触点 a 和 b处 , 环隙距离由 0 值逐渐增 大。 当环隙面积增大至与浸入式水口流钢通道截面 积相等时 , 则认为塞棒处于全开状态 。在此期间原 圆心 O 上升至 O 1处 , 塞棒上升的距离为 O - O 1 , 即为塞棒的有效行程 ,见图 6。