Исследование тепловых процессов при формировании стальных слябовых заготовок и совершенствование стационарных и переходных режимов их непрерывного литья

• Автор: Габелая, Давид Ивлериевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 177 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Математическое моделирование затвердевания и охлаждения

слитка при непрерывной разливке стали

1.2. Особенности моделирования тепловых и гидродинамических явлений при затвердевании слитка на МНЛЗ

1.3. Методы исследования усадки непрерывного слитка

1.4. Прогнозирование параметров мягкого обжатия сляба .

1.5. Контроль глубины жидкой лунки при использовании мягких обжатий

1.6. Управление вторичным охлаждением слитка на МНЛЗ

в переходных режимах разливки

1.7. Выводы по главе.
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕИЯ
НЕ ПРЕРЫВНОГО СЛИТКА С УЧЕТОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
2.1. Объект и задачи моделирования
2.2. Математическая модель затвердевания и охлаждения непрерывного слитка
2.2.1. Способ учета перегрева при моделировании затвердевания
и охлаждения непрерывного слитка
2.2.2. Способ учета влияния гидродинамических явлений
на тепловые процессы
2.3. Тестирование модели затвердевания и охлаждения
2.3.1. Тестирование при охлаждении путем принудительной конвекции.
2.3.2. Тестирование модели при нагреве слитка излучением
на воздухе.
2.4. Проверка адекватности модели затвердевания и охлаждения
2.5. Исследования влияния гидродинамических явлений
на тепловые процессы в непрерывном слитке.
2.6. Выводы по главе.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЯГКОГО ОБЖАТИЯ СЛЯБА С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЕГО ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ
3.1. Характеристика основных параметров процесса мягкого
обжатия сляба
3.2. Разработка алгоритма определения глубины жидкой лунки
в переходных режимах непрерывной разливки
3.3. Способ расчета усадки непрерывного слитка
3.4. Описание методики расчета скорости деформации при проведении мягкого обжатия сляба
3.5. Определение параметров мягкого обжатия сляба для условий действующей МНЛЗ.
3.6. Выводы по главе.
4. РАЗРАБОТКА АЛГ ОРИТМА УГТРАВЛЕНИЯ ВТОРИЧНЫМ ОХЛАЖДЕИЕМ СЛИТКА В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
4.1. Описание алгоритма
4.2. Результаты апробации алгоритма в простых случаях изменения скорости вытягивания.
4.3. Результаты апробации алгоритма в конкретных условиях
разливки стали на МНЛЗ.
4.4. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, учет выделения теплоты кристаллизации в двухфазной зоне в данной модели сводится к соответствующему заданию зависимости эффективной удельной теплоемкости сплава от температуры ф(7). Рис. В ряде работ [3, ] показано, что различные способы задания функции эффективной теплоемкости от температуры (рис. Результаты исследований показали, что для решения многих практических задач можно с достаточной степенью точности принять для интервала кристаллизации величину теплоемкости постоянной, определяемой как средняя величина между сж и ств. Тогда значение эффективной теплоемкости в интервале температур ликвидус-солидус определится, как е*м, = (с* + сТ5) + Ы{Т„-Тс) (рис. Однако следует отметить, что равновесная модель кристаллизации (рис. К подобным моделям можно отнести математическую модель процесса формирования поверхностных слоев слитка [5], модель макроскопических особенностей важнейших фазовых превращений в процессе непрерывного литья [6], модель процесса регулирования вторичного охлаждения [7-], математическую модель деформирования непрерывнолитых слябов [-], динамическую модель системы вторичного охлаждения для МНЛЗ [], модель гидродинамики и теплопереноса при затвердевании слитков и отливок [-], модели выпучивания корочки сляба между поддерживающими роликами МНЛЗ [-] и многие другие. Многие модели достаточно полно отражают сущность наблюдаемых на практике явлений, однако, с развитием и совершенствованием представлений, с появлением новых технологических приемов и экспериментальных закономерностей, требуют существенного усовершенствования. В зависимости от исследуемого объекта модели могут быть одномерными, двумерными и трехмерными. Если при исследовании затвердевания и охлаждения слябового слитка представляет интерес только глубина жидкой фазы, то применяются наиболее простые одномерные модели [3, 4]. В общем случае, при расчетах затвердевания и охлаждения слябового и сортового слитка (блюма) используют двумерные математические модели [4]. В работах [3-4, ] показано, что при соотношении ширины и толщины сляба менее 3:1 необходимо применять двумерные модели. Если же это соотношение много больше указанной величины, целесообразно применять одномерные математические модели, что позволяет упростить описание, повысить скорость расчетов при удовлетворительной точности. Математические модели обычно реализуют на ПК с использованием одного из численных методов и алгоритмических языков программирования. В качестве численного метода чаще всего исследователи применяют метод конечных разностей, который является наиболее эффективным и простым с точки зрения математического аппарата [3, , ]. При численном решении задачи затвердевания методом конечных разностей расчетное сечение разбивают дискретной сеткой, параметры которой выбираются из условия требуемой точности расчета [3, ], и переходят от непрерывных дифференциальных зависимостей к дискретным по времени и пространству. После приведения модели к конечно-разностному виду составляют алгоритм решения и компьютерную программу на одном из алгоритмических языков программирования. Математические модели процесса формирования непрерывного слитка, описанные в п. Однако в незатвердевшей части кристаллизующегося слитка всегда имеют место конвективные потоки жидкой стали, которые вызывают дополнительный (конвективный) перенос тепла и оказывают влияние на кристаллическое строение и характер химической неоднородности по сечению слитка [, ]. В связи с этим в последние годы разрабатываются усложненные математические модели формирования непрерывного слитка, включающие описание гидродинамических явлений в его пезатвердевшей части [3, - , -, -]. Усовершенствованные с учетом указанных явлений математические модели, как правило, учитывают влияние конвективных потоков расплавленного металла в области жидкой лунки на теплоотдачу к затвердевшей оболочке слитка. Однако, учет движения расплава в незатвердевшей части слитка существенно усложняет расчет его затвердевания, поскольку для корректного учета явлений тепло- и массопереноса в жидкой фазе необходимо, наряду с уравнением теплопроводности, принимать во внимание систему уравнений движения жидкости и неразрывности [, ].