Разработка динамической модели охлаждения и затвердевания сляба на машинах непрерывного литья заготовок

• Автор: Мусин, Андрей Равильевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Непрерывная разливка в современном металлургическом

1.2. Математическое моделирование затвердевания и охлаждения

сляба при непрерывной разливке стали

1.3. Охлаждение и затвердевание сляба в кристаллизаторе.

1.4. Управление вторичным охлаждением сляба при стационарных

и переходных режимах разливки.

1.5. Выводы по главе

2. СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ СЛЯБА В ЗОНЕ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МНЛЗ.
2.1. Принцип управления охлаждением сляба при стационарных
и нестационарных режимах разливки.
2.2. Определение теоретического коэффициента теплоотдачи в зависимости от времени затвердевания
2.3. Определение времени затвердевания
2.4. Управление расходами охладителя в зонах вторичного охлаждения МНЛЗ при стационарных и нестационарных скоростях разливки
2.5. Выводы по главе
3. ОХЛАЖДЕНИЕ И ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СЛЯБА
В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ.
3.1. Механизм теплообмена сляба с рабочей поверхностью кристаллизатора.
3.2. Моделирование тепловых потоков в рабочей стенке кристаллизатора при стационарных и переходных режимах разливки.
3.3. Результаты моделирования тепловых потоков в рабочей
стенке при простом скачке скорости разливки
3.4. Определение толщины твердой фазы сляба в
кристаллизаторе при переходных режимах разливки
3.5. Выводы по главе
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ СЛЯБА
В МНЛЗ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ РАЗЛИВКИ.
4.1. Математическая модель затвердевания сляба при динамическом управлении охлаждением сляба в ЗВО МНЛЗ.
4.2. Способ настройки зоны вторичного охлаждения МНЛЗ.
4.3. Изменение толщины твердой фазы сляба вдоль технологической оси МНЛЗ в переходном режиме разливки
4.4. Изменение температуры поверхности сляба вдоль технологической оси МНЛЗ в переходном режиме разливки
4.5. Выводы по главе
5. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАТВЕРДЕВАНИЯ СЛЯБА В МНЛЗ.
5.1. Блоксхема алгоритма управления расходами воды
в ЗВО в МНЛЗ.
5.2. Визуализация процесса охлаждения и затвердевания
сляба в МНЛЗ.
5.3. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Общий объем работы 8 страниц машинописного текста, включает в себя рисунков, 5 таблиц и список литературы, состоящий из 5 наименований. Промышленное внедрение метода непрерывной разливки стали, который значительно сокращает цикл металлургического производства, впервые в мире было начато в -е годы двадцатого столетия в СССР на заводе «Красное Сормово». Применение непрерывной разливки стали в сочетании с кислородными конвертерами большой единичной мощности создало возможность для осуществления полной поточности металлургического производства. Кислородно-конвертерным процессом получают более % нынешнего мирового производства стали [4]. С г. Это результат непрерывного обновления и развития технических и технологических решений. Широкое применение непрерывной разливки обусловлено рядом существенных преимуществ перед способом разливки в изложницы. Это прежде всего уменьшение капитальных затрат примерно на % за счет отсутствия обжимных станов и отделения нагревательных колодцев. При использовании непрерывной разливки стали достигается повышение производительности труда на - % в результате механизации производства, происходит улучшение качества непрерывных слитков и структуры металла. Например, повышается степень однородности слитка, качество поверхности, уменьшается осевая рыхлость слитка и т. Выход годного металла увеличивается на - %, а при разливке легированных сталей на - % по сравнению с разливкой в изложницы и доходит до % и более. ЦНИИЧЕРМЕТ). Названные выше технические разработки могут быть отнесены к приоритетным, где критерием служит, как минимум, соответствие мировому уровню []. На качество разливаемой стали влияют разнообразные факторы, среди которых температурный режим охлаждения сляба в МНЛЗ играет очень важную роль. Таким образом, управление охлаждением сляба на практике можно осуществлять лишь в зоне вторичного охлаждения. Схема МНЛЗ показана на рис. Температурный режим охлаждения сляба в ЗВО должен быть таким, чтобы, во-первых, твердая оболочка сляба была достаточно прочной во избежание выпучивания сляба между поддерживающими роликами под действием сил ферростатического давления, а во-вторых, достаточно пластичной, чтобы при разгибе сляба в криволинейной МНЛЗ в металле не возникало трещин. Таким образом, в ЗВО должна выдерживаться некоторая оптимальная температура (или оптимальный диапазон температур) поверхности затвердевающего сляба. Рис. Главными задачами дальнейшего улучшения технологии непрерывной разливки являются ускорение процесса затвердевания и получение качественных слитков. МНЛЗ, которая отвечает требованиям современного уровня технологии непрерывного литья. В последнее время, когда средства для покупки новых комплектных машин и технологий ограничены, имеет смысл проводить поузловую модернизацию оборудования, в частности МНЛЗ. Как показывает опыт, модернизированная установка имеет показатели по производительности и качеству, не уступающие новой машине. Повышению конкурентоспособности способствует дальнейшее внедрение автоматизированных систем управления и повышение уровня автоматизации в целом, особенно разработка и совершенствование систем управления вторичным охлаждением в переходных режимах. Дальнейшее улучшение качества непрерывных слитков, повышение производительности МНЛЗ в значительной мере зависит от оптимизации процессов затвердевания и охлаждения слитков, как в кристаллизаторе, так и в зоне вторичного охлаждения, а также дальнейшего совершенствования технологии литья, а, следовательно, требует глубокого научного исследования тепловых процессов на каждой стадии непрерывной разливки [1]. При исследовании процесса непрерывной разливки стали в зависимости от объекта и от поставленных задач применяют различные методы исследований: экспериментальные и расчетно-теоретические. Наиболее предпочтительными являются комплексные экспериментально-теоретические методы, в которых для обоснования результатов моделирования устанавливается адекватность моделей на основе данных известных и проводимых дополнительно экспериментов. Из этих методов широко используется метод математического моделирования.