Тепловые процессы при непрерывной разливке стали и в оборудовании машин непрерывного литья заготовок

Тепловые процессы при непрерывной разливке стали и в оборудовании машин непрерывного литья заготовок

Автор: Калягин, Юрий Александрович

Шифр специальности: 05.14.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2005

Место защиты: Череповец

Количество страниц: 537 с. ил.

Артикул: 3010607

Автор: Калягин, Юрий Александрович

Стоимость: 250 руб.

Тепловые процессы при непрерывной разливке стали и в оборудовании машин непрерывного литья заготовок  Тепловые процессы при непрерывной разливке стали и в оборудовании машин непрерывного литья заготовок 

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ.
1.1. Непрерывная разливка в современном металлургическом цикле.
9 1.2. Конструкции и направления развития МНЛЗ
1.3. Конструкции кристаллизаторов и способы организации их охлаждения
1.4. Роль тепловых процессов и теплотехнические особенности работы МНЛЗ
1.5. Теплообмен в зоне кристаллизатора.
1.5.1. Методы исследовании теплообмена в кристаллизаторе.
1.5.2. Теплотехнические процессы в кристаллизаторе.
1.5.3. Экспериментальные исследования теплообмена в кристаллизаторе
1.5.4. Влияние материала рабочих стенок и их защитных покрытий на тепловой режим и формирование оболочки слитка.
1.5.5. Влияние шлакообразующих смесей на теплопередачу в кристаллизаторе
1.5.6. Расчет температурного поля рабочей стенки и слитка
1.5.7. Расчет термического сопротивления рабочей стенки
Ф 1.5.8. Влияние конструктивных особенностей систем охлаждения
на теплопередачу в кристаллизаторе и качество слитка.
1.6. Способы воздействия на тепловые процессы и формирование оболочки
слитка в кристаллизаторе МНЛЗ
1.6.1. Способы воздействия на теплообмен в кристаллизаторе.
1.6.2. Методы контроля формирования оболочки слитка, обнаружения
и прогнозирования прорывов.
1.6.3. Влияние конструктивных параметров конусности на тепловой
режим и формирование оболочки слитка.
1.7. Теплотехнические процессы в зоне вторичного охлаждения ЗВО
1.7.1. Организация работы и теплообмен в ЗВО.
1.7.2. Основные конструкции и способы изготовления форсунок
1.7.3. Принципиальные схемы оборудования для испытания форсунок
1.7.4. Исследование гидродинамических и теплообменных характеристик форсунок. ф 1.7.5. Методы оценки дисперсности распыливания охладителя форсунками
1.8. Способы воздействия на тепловые процессы в ЗВО МНЛЗ.
1.8.1. Математическое моделирование затвердевания и охлаждения сляба.
1.8.2. Регулирование охлаждения слитка в ЗВО.
1.9. Постановка задачи.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ.
2.1. Методика исследования режима работы кристаллизатора в натурных условиях.
2.2. Закономерности теплообменных процессов в кристаллизаторе
при изменении технологических параметров разливки.
2.3. Исследование тепловых процессов в кристаллизаторе с медными
и бронзовыми рабочими стенками в натурных условиях
2.4. Теплообмен в кристаллизаторе на аварийных режимах разливки.
2.5. Механические характеристики работы кристаллизатора.
Выводы по главе.
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ.
3.1. Математическое моделирование теплообмена в зоне начального формирования оболочки слитка
3.1.1. Математическая модель теплообмена
3.1.2. Математическое моделирование теплообмена на установившихся
режимах разливки
3.1.3. Математическое моделирование теплообмена на переходных
режимах разливки
3.2. Расчет температурных полей и тепловых потоков в зоне начального формирования оболочки слитка
3.2.1. Методика предварительного расчета температурных полей и тепловых потоков.
3.2.2. Методика расчета теплообмена в кристаллизаторе в условиях действующей МНЛЗ
3.2.3. Расчет температурного поля в слое защитного шлака
3.3. Физическое моделирование тепловых процессов в рабочих стенках
кристаллизатора со сверлеными каналами
3.3.1. Математическая модель и экспериментальная установка для исследования
тепловых процессов в рабочих стенках кристаллизатора
3 Результаты физического моделирования тепловых процессов.
3.4. Математическое и физическое моделирование температурного поля и эксплуатационных свойств рабочей стенки щелевого
кристаллизатора с защитным покрытием
3.4.1. Расчет температурного поля рабочей стенки щелевого кристаллизатора с защитным покрытием.
3.4.2. Исследование теплообменных процессов в щелевом кристаллизаторе
с защитным покрытием рабочих стенок
3.4.3. Экспериментальная установка для физического моделирования.
3.4.4. Результаты физического моделирования эксплуатационных свойств защитных покрытий кристаллизатора
3.4.5. Совершенствование режима работы кристаллизаторов
с учетом теплового расширения покрытий.
3.5. Математическое моделирование теплообмена в рабочей стенке щелевых кристаллизаторов с круглыми и прямоугольными щелевыми каналами
3.5.1. Температурное поле рабочей стенки кристаллизаторов с круглыми и прямоугольными каналами
3.5.2. Методика расчета термического сопротивления рабочей стенки кристаллизатора, оснащенного каналами щелевого тина
3.5.3. Исследование влияния конструктивных параметров рабочей стенки кристаллизатора на величину ее термического сопротивления
3.5.4. Исследование влияния скорости движения охлаждающей жидкости иа суммарную величину термического сопротивления
рабочей стенки кристаллизатора.
3 Исследование режима охлаждения рабочей стенки кристаллизатора.
3.5.6. Совершенствование конструкции и режима охлаждения кристаллизатора,
оснащенного каналами щелевого типа.
Выводы по главе
4. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ
КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ ЗАМКНУТОГО ПЕТЛЕВОГО ТИПА.
4.1. Инженерная методика расчета гидравлических процессов в системах охлаждения.
4.2. Результаты математического моделирования гидравлических процессов
в системах охлаждения
4.3. Экспериментальные исследования систем охлаждения
Выводы по главе
5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗЛИВКИ В
КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ
5.1. Совершенствование теплового режима изменением распределения расходов
воды в системах охлаждения кристаллизатора
5.2. Интенсификация теплоотдачи в каналах охлаждения рабочих стенок кристаллизатора.
5.3. Совершенствование теплосъема в зоне контакта слитка с кристаллизатором.
5.3.1. Совершенствование теплосъема в кристаллизаторе углом
наклона узких стенок
5.3.2. Совершенствование теплосъема в кристаллизаторе изменением технологических параметров разливки.
5.4. Повышение стабильности процесса разливки изменением
положения разливочного стакана промежуточного ковша.
5.5. Совершенствование процесса непрерывной разливки путем
контроля геометрических параметров в зоне кристаллизатора.
5.5.1. Повышение стабильности процесса разливки угловым смещением кристаллизатора относительно поддерживающей роликовой секции
5.5.2. Повышение качества непрерывного слитка путем настройки траектории движения механизма качания кристаллизатора
5.6. Инженерная методика оценки теплообмена в зоне кристаллизатора на
0 установившихся и переходных режимах разливки
5.6.1. Методика оценки теплообмена на установившихся режимах разливки.
5.6.2. Методика оценки теплообмена на переходных режимах разливки.
Выводы по главе.
6. ТЕПЛООБМЕН В ЗОНЕ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
6.1. Теплообмен в зоне деформации слитка поддерживающими роликами.
6.2. Исследование гидродинамических и теплообменных характеристик форсунок
6.2.1. Физическая сущность метода определения гидродинамических и теплотехнических характеристик форсунок.
6.2.2. Экспериментальный стенд и методика проведения экспериментов
6.2.3. Получение и обработка видеосигнаюв при прохождении плоскополяризованного света через факел диспергированной жидкости.
6.2.4. Инженерная методика определения локальных гидродинамических
и теплообменных характеристик плоскофакельных форсунок
щ 6.2.5. Определение средних диспергирующих и гидродинамических
характеристик плоскофакельных форсунок
6.2.6. Инженерная методика расчета охлаждающих свойств
плоскофакельных форсунок
6.3. Методика расчета теплообмена в ЗВО при постоянной скорости разливки
Выводы по главе
7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗЛИВКИ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЛИТКА В ЗВО МНЛЗ.
7.1. Динамическое охлаждение в ЗВО.
7.1.1. Принцип охлаждения сляба при стационарных и нестационарных
режимах разливки.
7.1.2. Математическая модель реализации динамического охлаждения.
7.2. Повышение качества непрерывного слитка путем настройки
геометрических параметров технологической оси МНЛЗ.
7.2.1. Настройка технологической оси на радиальном и криволинейном участке
7.2.2. Настройка технологической оси на горизонтальном участке.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


На поверхности раздела фаз сохраняется температура их равновесия Ткр и имеет место тепловой баланс между тепловым эффектом превращения и тепловыми потоками. Приняв определенный закон теплопередачи в новой и старой фазах, а также зная краевые условия на поверхности всего рассматриваемого объема и начальную температгру системы, следует отыскать температурные поля в старой и новой фазах, а затем закон изменения размеров и формы области, занятой новой фазой. Необходимость определения размеров и формы области, занятой новой фазой, делает задачу нелинейной и требует для ее решения привлечения специальных методов. В простейшем случае проблема Стефана математически формулируется следующим образом 5. Имеется система, состоящая из жидкой и твердой фаз, которая занимает полупространство х 0. Область 0 х т в данный момент т занята твердой фазой, а х т жидкостью. В начальный момент твердая фаза отсутствует, т. Плоскость х0 ограничивает систему снаружи. При т0 эта плоскость имеет постоянную температуру Тс меньшую температуры кристаллизации Ткр. Вдали от фронта кристаллизации х5т сохраняется начальная температура жидкости ТъТкр таким образом, считается, что жидкость перед началом охлаждения с поверхности х0 перегрета. Яз т2,0д4а, Мо , 1. Г,г Гс 7х,0 Г0 Г,г Г4,г 7ч 5 0. На движущемся фронте фазового перехода выделяется скрытая теплота превращения, которая отводится через твердую фазу вместе с теплом перегрева. Т температура, а коэффициент температуропроводности, х текущая координата, т время, толщина твердой фазы размер области 1Д коэффициент теплопроводности, Ь удельная теплота фазового перехода кристаллизации, р плотность. Выражение 1. ТЛЛ те Г, Га Т, х, т Г. Тщ
1. Указанное несоответствие связано с тем, что в модели 18, скорость распространения теплоты принята бесконечно большой. Решение 1 имеет ряд недостатков. Вопервых, оно соответствует граничным условиям первого рода, т. Вовторых, температура поверхности отливаемой заготовки принята постоянной. В действительности же эта температура вдоль технолога ческой оси машины претерпевает существенные изменения. Так, в кристаллизаторе на участке длиной 0,,1 м температура поверхности изменяется по сложной зависимости от температуры солидуса в районе мениска до С на уровне нижнего торца. Втретьих, область, занятая жидкой фазой, считается ограниченной с одной стороны поверхностью кристаллизации х т, а в другую сторону эта область простирается до бесконечности. Таким образом, не принимается во внимание ограниченность объема жидкого металла и, соответственно, конечность запаса тепла перегрева в нем. Следовательно, при классической задаче Стефана отыскивается решение двух дифференциальных уравнений параболического типа для сопряженных областей при заданных краевых условиях и условии сопряжения областей. В результате решения получается функция, связывающая переменную границу раздела фаз и время, представляющая собой так называемый закон квадратного корня. В соответствии с этим законом в начальный момент времени скорость перемещения границы раздела фаз равна бесконечности, что противоречит физической природе протекающих процессов. В соответствии с решением 1. Из рассмотрения 1. Для расчета термического сопротивления рабочей стенки кристаллизатора со сверлеными каналами в 6 рекомендуется пользоваться соотношением, полученным по методике, предложенной С. Н. Шориным
лк
В расчетной зависимости 1. Кроме того, при некоторых значениях конструктивных характеристик стсики формула 1. Так, например, на участке от рабочей поверхности до стенки канала у дгс по 1. СО, Т. К5И0 0. В 4 термическое сопротивление стсики со сверлеными каналами определено как для пластины с цилиндрическими каналами, в которых циркулирует охлаждающая вода. Для вычисления термического сопротивления реальная область А преобразована в эквивалентную область В, причем радиус г0 внутренней полуокружности области В принят г0 I л, где I полушаг расположения каналов в области А. Для расчетной схемы, приведенной на рис. Рис. Выражение 1. С 2. КЦгк9е,сЛ. Ь рассчитываются по формулам ого Ъ 2хг. Рх а Ьх х2 . Расчетная зависимость 1.

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: 0.200, запросов: 237