Разработка и совершенствование тепловых режимов формирования слитка для повышения качества сортовой заготовки

• Автор: Комшуков, Валерий Павлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1 Современное состояние теории и практики непрерывной разливки

сортовых заготовок

1.1 Общая характеристика и технологические особенности непрерывной разливки стали на сортовую заготовку

1.2 Теплофизические особенности затвердевания непрерывного слитка

1.3 Вторичное охлаждение сортовой заготовки

1.4 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2 Исследование вторичного охлаждения непрерывного слитка с

использованием обучающего тренажера оператора МНЛЗ

2.1 Разработка тренажера, анализ условий моделирования и методика проведения экспериментов
2.2 Исследование особенностей непрерывной разливки стали при различных режимах охлаждения слитка
2.3 Исследование вторичного охлаждения сортовой заготовки при переходных процессах
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3 Численное моделирование тепловых режимов формирования
непрерывного слитка
3.1 Постановка задачи и основные допущения
3.2 Анализ результатов численного моделирования температурных полей и дендритной структуры слитка
3.3 Исследование и оптимизация переходных процессов
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 Разработка, исследование и совершенствование технологии
вторичного охлаждения заготовок на сортовой МНЛЗ ОАО
«ЗСМК»
4.1 Исходные условия и методика проведения исследования
4.2 Исследование влияния режимов вторичного охлаждения заготовок при нормативных скоростях разливки на макроструктуру заготовок
4.3 Исследование влияния режимов вторичного охлаждения с повышенными скоростями разливки на макроструктуру заготовок
4.4 Выводы по главе
ГЛАВА 5 Исследование особенностей обработки металла
нанопорошковыми инокуляторами для повышения качества
сортовой заготовки
5.1 Предлагаемые направления совершенствования качества сортовой заготовки
5.2 Модифицирование металла в кристаллизаторе сортовой МНЛЗ
5.3 Модифицирование металла в промежуточном ковше сортовой МНЛЗ
5.4 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Разработка технологии и оборудования непрерывной разливки стали по общепринятой точке зрения явилось одним из наиболее значительных достижений металлургической промышленности в XX веке.
Количество металла, разливаемого на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), постоянно возрастает и достигло по стали в мире приблизительно 80 % от мирового производства [1-3], в том числе в Японии 94 %, в странах европейского экономического союза около 90 %, в России 70 % [4]. Главным преимуществом непрерывной разливки является высокий выход годного металла по сравнению с разливкой металла в изложницы, который обычно достигает 96-99%.
Как правило, совершенствование технологии непрерывной разливки стали направлено на повышение производительности МНЛЗ, а также на повышение качества получаемых заготовок. Анализ работы существующих установок, их модернизация, а также создание и проектирование новых МНЛЗ базируются на широком использовании физического и математического моделирования этого процесса. Затвердевание металла в кристаллизаторе, а также высокоэффективная работа зоны вторичного охлаждения играют важнейшую, а часто определяющую роль в обеспечении оптимальной работы МНЛЗ и получении бездефектной продукции сталеплавильного производства. Эффективная работа МНЛЗ невозможна без обеспечения рационального температурно-скоростного режима разливки и кристаллизации слитка. Поэтому современные способы разливки на МНЛЗ требуют постоянного совершенствования, в частности, существенного-увеличения скорости разливки, которая, в первую очередь, зависит от тепловой работы кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения (ЗВО), что

и таким образом строится зависимость коэффициента теплоотдачи от расхода воды, подаваемого на единицу поверхности слитка.
Экспериментальные и теоретические данные по определению коэффициента теплоотдачи могут быть использованы только для предварительного выбора режима вторичного охлаждения. Большое количество факторов, влияющих на затвердевание слитка в зоне вторичного охлаждения, а следовательно, и на качество слитка, не позволяют в настоящее время чисто аналитическим путем определить оптимальный режим охлаждения. Всегда необходимым средством, дающим возможность откорректировать режим охлаждения, является исследование качества слитка [124-126]. Поэтому суммируя изложенное, можно сказать, что средняя скорость затвердевания слитка в зоне вторичного охлаждения зависит не только от интенсивности вторичного охлаждения [114, 115], но и от других факторов.
В соответствии с [127-129], водяное вторичное охлаждение, характеризуется большей интенсивностью охлаждения, вызывает резкое охлаждение поверхностных слоев твердой корки, приводящее к равномерной усадке внутренних и внешних слоев. Разновременность усадки приводит к возникновению в сечении слитка растягивающих напряжений и связанных с ними внутренних дефектов.
Форсуночно-роликовая или брусьевая конструкция вторичного охлаждения создает условия более мягкого и равномерного охлаждения затвердевающего слитка [118, 119]. Технологически правильным является вторичное охлаждение, которое обеспечивает:
- окончание затвердевания непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения;
-интенсивность теплоотвода, при котором происходит равномерное и непрерывное понижение температуры поверхности слитка вплоть до окончания затвердевания, но не ниже температуры перехода в область