Исследование теплообмена в кристаллизаторе, оснащенном щелевыми каналами, и разработка методики его теплового расчета

• Автор: Картузова, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 146 с. : ил.

По мере развития способов и технологии непрерывной разливки конструкции кристаллизаторов постоянно совершенствовались. В зависимости от способов изготовления и особенностей тепловой работы можно выделить следующие типы кристаллизаторов 1 сборные со щелевыми прямоугольными, или иной формы каналами для циркуляции воды, 2 со сверленными цилиндрическими каналами. Кристаллизаторы со щелевыми каналами охлаждения имеют рабочие стенки, выполненные из отдельных плит рис. Каналы могут располагаться как в медной стенке верхняя, так и в стальной, а также частично в рабочей стенке, а частично в промежуточном элементе, расположенном между рабочей стенкой и стальным корпусом. Кристаллизатор собирается1 из четырех отдельных стенок, каждая из которых состоит из рабочей медной и опорной стальной или чугунной плит, соединенных между собой шпильками. Толщина рабочей медной плиты изменяется в пределах мм. Стенки кристаллизатора либо собираются в особом корпусе, либо соединяются между собой с помощью специальных стяжек и болтов. Кристаллизаторы отличаются простотой изготовления и невысоким расходом меди на тонну разливаемой стали. Медные пластины являются сменными, заменяются после нескольких перестрожек, а остальные детали используются длительное время. Рис. Схемы каналов в стенках кристаллизаторов. В стенках достаточно просто можно изготовить каналы охлаждения любой формы, например, круглой, трапециевидной, Тобразной, Гобразной или их сочетания с прямоугольной формой, что позволяет совершенствовать теплоотвод в кристаллизаторе и повышать стойкость рабочих стенок. Кристаллизаторы со сверлеными цилиндрическими каналами состоят из монолитного материала, в котором выполнена рабочая полость рис. Основными их недостатками являются сложность изготовления и высокий расход меди. Длина кристаллизатора зависит от сечения разливаемых слитков и, в общем ч случае, может изменяться от 0 до мм. Для заготовок мелких сечений иногда применяются кристаллизаторы длиной до мм, при отливке заготовок крупных сечений у нас применяются кристаллизаторы длиной г мм. Внешние стенки корпуса кристаллизатора представляют собой жесткую раму. Они изготавливаются из чугуна или стали для придания корпусу необходимой прочности и сохранения профиля. Материал рабочих стенок кристаллизатора должен обладать, прежде всего, высокой теплопроводностью, а с другой стороны иметь достаточно высокие механические свойства для уменьшения износа. В большинстве случаев рабочие стенки кристаллизатора, непосредственно соприкасающиеся с жидкой сталью, изготавливают из меди, к чистоте которой предъявляют особые требования. Тепловые процессы в слитке и рабочей стенке кристаллизатора МНЛЗ при непрерывной разливке. В ходе непрерывной разливки стали необходимо обеспечить соответствующее охлаждение слитка для отвода физического тепла и скрытой теплоты кристаллизации. Первичное охлаждение осуществляется в кристаллизаторе МНЛЗ, где образовавшаяся оболочка слитка контактирует с водоохлаждаемыми стенками. Зона кристаллизатора обычно делится на две части. В верхней части при наличии плотного контакта между оболочкой слитка и стенкой происходит передача тепла от жидкого металла к охлаждающей воде через стенку кристаллизатора. В нижней части вследствие отхода затвердевшей оболочки от стенки интенсивность процесса теплопередачи резко снижается. Величина теплоотвода в кристаллизаторе зависит от скорости разливки. Возможности увеличения теплоотвода практически ограничиваются поверхностью охлаждения слитка в кристаллизаторе. Процессы теплообмена в кристаллизаторе решающим образом влияют на начало формирования твердой оболочки непрерывного слитка в кристаллизаторе, на возможность возникновения различных дефектов и на получающуюся внутреннюю структуру металла в зоне вторичного охлаждения. Исследование тепловых режимов работы кристаллизатора позволяет выявить основные закономерности теплообмена. Актуальной задачей является дальнейшее изучение и совершенствование процессов охлаждения заготовки в зоне кристаллизатора, направленных на интенсификацию кристаллизации, а, следовательно, и на повышение производительности МНЛЗ.