Математическое моделирование затвердевания заготовки в кристаллизаторе машины непрерывного литья при разливке под шлаком

• Автор: Повитухин, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Состояние вопроса исследования кристаллизации металлов и пути решения задачи

1.1. Машины непрерывной разливки стали и факторы, определяющие

КАЧЕСТВО СЛИТКА.

1.2. Задачи кристаллизации плавления и модели кристаллизации сплавов .

1.3. Решение систем дифференциальных уравнений

1.4. Выводы по главе

Глава 2. Моделирование процессов кристаллизации слитка и водяного охлаждения стенки кристаллизатора.

2.1. Обобщенное уравнение теплопроводности и безразмерная формулировка.

2.2. Дискретизация системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс кристаллизации слитка в кристаллизаторе
2.3. Дискретизация системы дифференциальных уравнений, описывающих водяное охлаждение стенки кристаллизатора
2.4. Алгоритмы расчета теплового поля слитка и кристаллизатора
2.5. Результаты расчетов тепловых полей слитка и стенок кристаллизатора .
2.6. Выводы по главе 2
Глава 3. Моделирование непрерывной разливки металла с использованием шлакообразующей смеси.
3.1. Характеристики шлакообразующей смеси.
3.2. Методика определение толщины шлаковой прослойки
3.3. Исследование влияния параметров шос на разливку
3.4. Критерии оптимальности непрерывной разливки металла и их экстремальные значения
3.5. Апробация математической модели затвердевания заготовки на Магнитогорском металлургическом комбинате.
3.6. Выводы по главе 3.
Глава 4. Исследование влияния технологических, режимных и конструктивных факторов на процесс непрерывной разливки
4.1. Анализ максимальной толщины стенок от выбора шос
4.2. Анализ зависимости температурных полей от скорости вытягивания СЛИТКА
4.3. Анализ зависимости температурных полей от теплопроводности стали
4.4. Выводы по главе 4.
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
Введение


В первой главе рассматриваются модели кристаллизации металлов и методы решения систем дифференциальных уравнений. При этом значения тепловых потоков на поверхностях 7 г, взяты из литературных источников. В третьей главе рассматривается нестационарная трехмерная контактная задача, описывающая непрерывную разливку металла в кристаллизаторе МНЛЗ с использованием ШОС и детально учитывающая процессы в слитке, гарнисаже и кристаллизаторе. Четвертая глава посвящена анализу возможностей повышения производительности и рентабельности МНЛЗ. Математическая модель затвердевания непрерывнолитого слитка, водяного охлаждения стенки кристаллизатора и расчет толщины гарнисажа в зависимости от характеристик ШОС. Методика, позволяющая учитывать влияние ШОС на тепловые процессы, происходящие в кристаллизаторе МНЛЗ. Методика расчета водяного охлаждения стенок кристаллизатора, с учетом влияния турбулентной теплопроводности. Пакет программ, для проведения численного эксперимента по моделированию тепловых процессов в кристаллизаторе МНЛЗ. Глава 1. Способ непрерывной разливки металла заключается в том, что жидкую сталь заливают в интенсивно охлаждаемую сквозную форму кристаллизатор. Частично затвердевший слиток непрерывно протягивают через него и дополнительно охлаждают в так называемой зоне вторичного охлаждения. В результате в процессе непрерывной разливки металла и его затвердевания образуется непрерывный слиток, который впоследствии разрезают на заготовки определенной длины. Такой слиток изза быстрого затвердевания и малых поперечных размеров имеет хорошую структуру и удовлетворительную химическую однородность. Кристаллизатор представляет собой один из наиболее важных узлов, определяющих качество непрерывнолитой заготовки. Он представляет собой медный кожух, охлаждение которого обеспечивается водой, протекающей в стенках. На долю кристаллизатора приходится от до тепла, отнятого от слитка непосредственно в пределах разливочного агрегата . Основное назначение кристаллизатора состоит в формировании начальной корочки слитка и создания профиля заготовки. Усовершенствование конструкции кристаллизаторов охватывает методы оптимизации теплоотвода и управления однородностью толщины затвердевшей оболочки слитка предотвращение деформации кристаллизатора удлинение срока его службы быстрое изменение сечения отливаемой заготовки. Вертикальная машина непрерывной разливки рис. Однако стремление уменьшить высоту МНЛЗ привело к созданию машин с изгибом заготовки после се
формирования МНЛЗ с изгибом рис. В дальнейшем распространяются криволинейные МНЛЗ с переменным радиусом кривизны, так называемые радиальные машины рис. Рис. В балансе положительных и отрицательных качеств, предпочтение отдается криволинейным и радиальным МНЛЗ, но при производстве качественной стали, особенно сложных профилей, ряд определяющих преимуществ остается за вертикальной разливкой . Основными факторами, определяющими качество заготовки и производительность МНЛЗ, определенными Д. П. Евтеевым и др. Перегрев значительно влияет на толщину образующейся корочки. Определяющая теплофизические характеристики сплава, такие как теплопроводность, теплоемкость, плотность и усадку. Однозначного мнения о степени влияния различных факторов на качество макроструктуры слитков по отдельным видам дефектов в литературных источниках нет. Обусловлено это тем, что каждая из МНЛЗ представляет собой сложный уникальный агрегат со своей спецификой как в технологии разливки металла и конструкции зоны вторичного охлаждения, так и в обслуживании. В настоящее время проводится большая исследовательская и экспериментальная работа с моделированием элементов рабочих стенок, со свойствами меди и сплавов на ее основе, режимов охлаждения, подбора шлакообразующих смесей, использованием перемешивания и др. По результатам этих работ создаются новые методики выбора параметров кристаллизатора. Разработчики, систематизируя имеющуюся информацию по конструкции современных отечественных и зарубежных кристаллизаторов, учитывая опыт эксплуатации имеющихся кристаллизаторов, проектируют новые кристаллизаторы.