Методические основы охлаждения металла в машинах непрерывного литья заготовок.

Методические основы охлаждения металла в машинах непрерывного литья заготовок.

Автор: Лукин, Сергей Владимирович

Шифр специальности: 05.14.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Череповец

Количество страниц: 370 с. 8 ил.

Артикул: 4665396

Автор: Лукин, Сергей Владимирович

Стоимость: 250 руб.

Методические основы охлаждения металла в машинах непрерывного литья заготовок.  Методические основы охлаждения металла в машинах непрерывного литья заготовок. 

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Процессы охлаждения при непрерывной разливке стали.
1.1.1. Непрерывная разливка стали.
1.1.2. Роль процессов охлаждения при непрерывной разливке.
1.1.3. Задачи и методы теплотехнических исследований
1.2. Математическое моделирование процессов охлаждения
и затвердевания слитка в МНЛЗ
1.2.1. Математическое моделирование процесса затвердевания слитка
1.2.2. Теплообмен в жидком ядре слитка
1.2.3. Математическое моделирование теплообмена слитка с кристаллизатором.
1.2.4. Усадка слитка в кристаллизаторе
1.3. Тепловые процессы в кристаллизаторе
1.3.1. Процессы теплообмена в кристаллизаторе.
1.3.2. Натурные исследования тепловой работы кристаллизатора
1.3.3. Температурное поле и термическое сопротивление рабочей стенки
1.4. Теплообмен в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ.
1.4.1. Методы исследования теплоотдачи в ЗВО в натурных условиях
1.4.2. Эмпирические зависимости для расчета теплоотдачи в ЗВО.
1.4.3. Лабораторные исследования форсуночного охлаждения
1.5. Охлаждение и затвердевание слитка в МНЛЗ.
1.5.1. Рациональный режим охлаждения и затвердевания слитка в МНЛЗ
1.5.2. Регулирование охлаждения слитка в МНЛЗ.
1.5.3. Контроль процесса затвердевания слитка в МНЛЗ
1.6. Выводы по главе
2. ОХЛАЖДЕНИЕ И ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СЛИЗ КА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ.
2.1. Математическое моделирование процесса затвердевания
2.1.1. Уравнение температурного поля слитка
2.1.2. Условия однозначности.
2.1.3. Затвердевание плоского и квадратного слитков
2.2. Теплообмен в жидком ядре слитка
2.2.1. Определение скорости циркуляции жидкого металла.
2.2.2. Определение теплоотдачи от жидкого металла
2.2.3. Снятие теплоты перегрева расплава в кристаллизаторе.
2.2.4. Эффективный коэффициент теплопроводности
2.3. Теплообмен слитка с кристаллизатором.
2.3.1. Математическая модель теплообмена слитка
с рабочей стенкой кристаллизатора.
2.3.2. Проверка адекватности модели.
2.3.3. Влияние теплопроводности смазки на теплообмен и затвердевание слитка в кристаллизаторе.
2.3.4. Влияние коэффициента термического расширения
на теплообмен и затвердевание слитка.
2.3.5. Влияние теплофизических параметров на теплообмен
и затвердевание слитка в кристаллизаторе.
2.4. Затвердевание и усадка слитка в кристаллизаторе
2.4.1. Затвердевание слитка при стационарных и переходных
режимах разливки.
2.4.2. Расчет процесса затвердевания слитка при
простых скачках скорости.
2.4.3. Усадка слитка и выбор рациональной конусности рабочей стенки
2.5. Выводы по главе
3. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАБОЧЕЙ СТЕНКЕ КРИСТАЛЛИЗАТОРА
И В СЛОЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО ШЛАКА.
3.1.Тепловые потоки в рабочей стенке кристаллизатора
3.1.1. Плотность теплового потока от слитка к рабочей стенке
при стационарной скорости разливки
3.1.2. Плотность теплового потока от стенки к охлаждающей воде
при стационарной скорости разливки
3.1.3. Тепловые потоки от слитка к рабочей стенке кристаллизатора
при нестационарной скорости разливки
3.1.4. Переходные процессы в рабочей стенке кристаллизатора.
3.2. Тепловое сопротивление рабочей стенки кристаллизатора
3.2.1. Геометрические параметры рабочей стенки
щелевого кристаллизатора.
3.2.2. Расчет теплоотдачи к охлаждающей воде
3.2.3. Инженерная методика расчета теплового сопротивления
рабочей стенки кристаллизатора
3.2.4. Расчет теплового сопротивления рабочей стенки
3.2.5. Обоснование инженерного метода расчета теплового сопротивления рабочей стенки
3.3. Температурные условия в рабочей стенке кристаллизатора.
3.3.1. Расчет нагрева охлаждающей воды в кристаллизаторе
3.3.2. Расчет температуры поверхности охлаждаемых каналов.
3.3.3. Расчет температуры рабочей поверхности кристаллизатора.
3.3.4. Рациональные расходы воды на рабочие стенки кристаллизатора
3.4. Теплообмен в слое защитного шлака
3.5. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗА ТВЕРДЕВАНИЯ СЛИТКА
В ЗВО ПРИ СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ РАЗЛИВКИ.
4.1. Взаимосвязь параметров охлаждения и затвердевания слитка.
4.1.1. Инженерная математическая модель затвердевания слитка
4.1.2. Обоснование инженерной модели затвердевания слитка.
4.1.3. Затвердевание слитка при постоянной интенсивности охлаждения.
4.2. Измерение температуры поверхности слитка и
интенсивность охлаждения в ЗВО.
4.2.1. Рекомендации по установке датчика температуры поверхности
4.2.2. Измерение температуры поверхности слитка в ЗВО сортовой МНЛ3.
4.2.3. Определение коэффициентов теплоотдачи в зонах сортовой МНЛЗ
4.2.4. Затвердевание сортового слитка в МНЛЗ.
4.3. Охлаждение и затвердевание сляба в ЗВО
4.3.1. Расчет затвердевания сляба в ЗВО.
4.3.2. Влияние скорости разливки на процесс затвердевания.
4.3.3. Влияние интенсивности охлаждения на процесс затвердевания
4.3.4. Влияние толщины слитка на процесс затвердевания
4.4. Выводы по главе.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В ЗВО
МЕТОДОМ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
5.1. Тепловой баланс ЗВО.
5.1.1. Материальный баланс ЗВО
5.1.2. Тепловой баланс ЗВО в целом
5.1.3. Тепловой баланс для отдельной зоны вторичного охлаждения.
5.1.4. Теплообмен в отдельных зонах вторичного охлаждения.
5.2. Определение степени парообразования в зонах
с водовоздушным охлаждением
5.2.1. Система удаления ВС из бункера МНЛЗ
5.2.2. Определение паросодержания в ПВС.
5.2.3. Влияние воздуха на параметры ГВС
5.2.4. Определение расхода пара на выходе из ЗВО
5.2.5. Определение степени парообразования в зонах
с водовоздушным охлаждением.
5.3. Исследование теплообмена в ЗВО слябовой МНЛЗ
5.3.1. Исследование теплового баланса ЗВО слябовой МНЛЗ.
5.3.2. Методика определения управляющей зависимости.
5.3.3. Исследование теплообмена в зонах с водовоздушным охлаждением
5.4. Выводы по главе.
6. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ В ЗВО И КОНТРОЛЬ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ СЛИТКА В МНЛЗ
6.1. Способ динамического управления охлаждением слитка
6.1.1. Принцип управления охлаждением слитка.
6.1.2. Определение времени затвердевания элемента слитка.
6.1.3. Регулирование расходов воды в ЗВО МЫЛЗ
6.1.4. Совершенствование охлаждения слитка в отдельных зонах ЗВО
6.2. Динамическая модель охлаждения и затвердевания слитка.
6.2.1. Теоретическое изменение интенсивности охлаждения
и затвердевание сляба в МНЛЗ.
6.2.2. Затвердевание слитка при рациональном охлаждении
6.2.3. Затвердевание слитка при позонном охлаждении
6.3. Расчет охлаждения и затвердевания сляба
в динамических режимах разливки.
6.3.1. Иллюстрация принципа регулирования охлаждения слитка
6.3.2. Расчет затвердевания слитка при рациональном охлаждении.
6.3.3. Расчет затвердевания слитка при позоииом охлаждении.
6.4. Выводы но главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Очевидно, чем интенсивнее циркуляция расплава, тем выше интенсивность переноса тепла, и тем больше значение эффективного коэффициента теплопроводности А. В работе 4 предлагается взять р 7, а в работе 1 р 8. В работе была проведена приближенная оценка коэффициента Х жидкой стали по экспериментальным данным, обработанным с помощью математической модели, в результате рекомендуется Р . По данным других авторов 6, Р . В практических исследованиях результаты расчетногеорегическою анализа удовлетворительно согласуются с экспериментальными, если в формуле 1. Очевидно, что приведенные значения коэффициента р и коэффициента Яф, рассчитанные по формуле 1. Р 1 и,Гт,,г, 1. Гл2,г гаммафункция. Коэффициенты т9 т2 являются функцией скорости вытягивания слитка щ . Недостаток выражения 1. Аоф ПХК п 1 Ь где т, и вещественные числа И глубина жидкого ядра Хж коэффициент теплопроводности в жидкой фазе. Недостаток последней формулы в том, что коэффициенты т, п являются достаточно неопределенными. КГ3 v 2 2 Д3, 1. V кинематическая вязкость радиус жидкого ядра г координата по радиусу. Отсюда можно определить, что ауср. Формула 1. Яоф 0,4 Яок, 1. Эмпирическая формула 1. В работе на основе формулы 1. Для определения коэффициента А. Эф при свободной конвекции жидкого металла внутри слитка в коэффициент в 1. Д v3 5, 1. Недостаток выражения 1. В 3 считают, что влияние величины при моделировании распространяется по всей ширине двухфазной зоны непрерывного слитка и коэффициент теплопроводности в двухфазной зоне определяют по формуле X кг1 1 Яоф, где доля твердой фазы в элементе объема к коэффициент теплопроводности твердой фазы. В отличие от этого в работе на основе анализа своих экспериментальных данных условно разделяют двухфазную зону на две части проницаемую для потока металла область ОгЧ на рис. Тг1. Рис. Схема определения коэффициента теплопроводности двухфазной зоны 1 твердая корка 2 двухфазная зона 3 жидкое ядро. Г 2,1 1 У1 Р Зо, 1. ККК, где Хс, А. ВтмК Р ферростатическое давление жидкого металла, Па а прочность затвердевшей корочки металла, Па. В действительности, в чистом виде контактный теплообмен между высокотемпературной шероховатой поверхностью слитка и относительно холодной рабочей поверхностью кристаллизатора не происходит, поскольку контакт имеет место лишь в отдельных точках поверхности слитка и кристаллизатора, и в отдельные моменты времени , , 2, 7. Таким образом, формула 1. В формуле 1. При использовании ШОС, обладающих достаточной текучестью в расплавленном состоянии, зазор между слитком и кристаллизатором заполняется шлакообразующей смесью 6. На рис. ШОС в кристаллизаторе. Рис. Схема работы ШОС в кристаллизаторе 1 рабочая стенка 2 жидкая сталь 3 жидкий шлак 4 твердый нарост 5 жидкая прослойка 6 твердая сталь 7 размягченный переходной слой шлака 8 порошкообразный слой шлака. Х.и8шАш1. Ш толщина шлаковой прослойки коэффициент теплопроводности шлака ав коэффициент теплоотдачи от рабочей стенки к воде 5М толщина медной стенки Хм коэффициент теплопроводности меди. В 1. Ш является неопределенной величиной. В работе используется схема теплопередачи от поверхности слитка к охлаждающей воде в кристаллизаторе, показанная на рис. Как следует из рис. Ь 0, эмпирические коэффициенты т время, с. Рис. М толщина медной стенки. С учетом 1. Гм 5мДм 1ав, 1. С, Сз степени черноты поверхности слитка и рабочей поверхностью кристаллизатора ст0 коэффициент излучения абсолютно черного тела. В формулах 1. Вообще говоря, величина 5 изменяется по высоте кристаллизатора, что не учитывается в данной модели. Таким образом, математическая модель, определяемая формулами. КВт. КВт ,6. Фч пятая производная от интеграла ошибок Гаусса, Ф яг 2егГ яля 2 текущая координата. Зависимость 1. Зависимость 1. В верхней части кристаллизатора, где жидкая сталь непосредственно соприкасается с его стенкой, происходит интенсивный теплоотвод и образуется тонкая корочка. За этой стадией следует усадка затвердевающей стали, обуславливающая отход стальной корочки от стенки кристаллизатора . Установлено , 2, 7, что плотного контакта между корочкой слитка и стенками кристаллизатора не существует даже в начальные моменты кристаллизации.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.206, запросов: 237