Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ

• Автор: Кислица, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

Введение.

Глава I. Литературный обзор.

1.1 Современные методы рафинирования стали в промежуточных ковшах МНЛЗ

1.2 Физическое моделирование гидродинамических процессов

в промежуточном ковше

1.3 Математическое моделирование гидродинамических процессов

в промежуточном ковше

1.4. Удаление неметаллических включений в промежуточном ковше

1.4.1. Регулирование потоков жидкой стали в промежуточном ковше

1.4.2. Рафинирование металла в промежуточном ковше при продувке нейтральным газом

1.5. Задачи исследования диссертационной работы

Глава И. Материал и методики исследований.
2.1 Физическое моделирование гидрогазодинамических потоков
в различных секциях модели промежуточного ковша МНЛЗ.
2.1.1 Обоснование и выбор основных критериев гидрогазодинамического подобия
2.1.2 Моделирование гидрогазодинамических процессов
на экспериментаьном стенде
2.1.3 Методика физического моделирования гидрогазодинамических процессов.
2.2 Методики проведения исследования загрязненности металла неметаллическими включениями.
2.2.1 Исследуемые материалы
2.2.2 Методы лабораторных и промышленных исследований
Глава III. Гидродинамические аспекты рафинирования металла в промежуточных ковшах МНЛЗ.
3.1 Выбор и обоснование технологических схем и параметров конструктивных элементов промежуточных ковшей МНЛЗ
3.2 Математическое моделирование процесса формирования циркуляционных потоков в различных секциях промежуточного ковша
3.2.1 Математическая постановка задачи
3.3. Изучение структуры течений в ограниченном пространстве
для различных технологических схем и конструктивных параметров
промежуточного ковша МНЛЗ.
Выводы по главе III
Глава IV. Исследование взаимодействия гидрогазодинамических потоков в раздаточной секции промежуточного ковша МНЛЗ и их возможного влияния на процесс удаления
неметаллических включений в зоне раздела металлшлак.
4.1. Физическое моделирование распространения газовых струй в жидком металле в зависимости от конструктивных параметров
фурм и динамических факторов истечения
4.2. Исследование взаимодействия системы газовых и жидкометаллических струй и их влияния на структуру циркуляционных течений.
4.3. Изучение основных гидродинамических факторов, обеспечивающих эффективное удаление неметаллических включений при непрерывном рафинировании жидкой стали в промежуточном ковше МНЛЗ
Выводы по главе IV.
Глава V. Разработка технологического процесса рафинирования низколегированных трубных сталей в промежуточных ковшах МНЛЗ .
5.1 Разработка технологии непрерывной разливки стали с использованием в промежуточных ковшах разделительных перегородок оптимизированной конструкции.
5.1.1 Промышленные испытания опытных перегородок различной конструкции
5.1.2 Оценка влияния разделительных перегородок различной конструкции на загрязненность стали неметаллическими включениями
5.2 Разработка и промышленное опробование технологии непрерывной разливки стали с применением огнеупорных рассекателей в раздаточных камерах промежуточных ковшей.
5.2.1 Испытания рассекателя в промышленных условиях
5.2.2. Исследования макроструктуры и загрязненности металла неметаллическими включениями.
5.3 Разработка и промышленное опробование комплексной технологии рафинирования стали в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали
5.3.1 Испытания технологии разливки стали через трехсекционные промежуточные ковши с продувкой стали аргоном через фурмы
с пространственно ориентированными струями.
5.3.2. Изучение влияния комплексной технологии рафинирования стали в промежуточном ковше на снижение загрязненности металла неметаллическими включениями.
Выводы по главе V
Обшие выводы.
Список использованной литературы


Установленное влияние геометрических параметров перегородки с перегонными каналами на структуру потоков металла в раздаточной секции промежуточного ковша МНЛЗ. Установленные механизмы образования зоны замкнутой циркуляции над разливочным стаканом промежуточного ковша и способ ее устранения с применением огнеупорных рассекателей. Закономерности влияния режимов продувки и параметров донной многоканальной фурмы с однорядным расположением каналов на формирование газодинамических потоков в раздаточной камере промежуточного
4. Установленные гидрогазодинамическис факторы, обеспечивающие пузырьковый режим продувки по всей глубине металла в промежуточном ковше, исключающие взаимодействие газовых струй, поступающих из соседних каналов. Выявленные условия течения металла с одной зоной обратной циркуляции при подаче газовой струи в раздаточной секции промежуточного ковша, улучшающие рафинирование жидкого металла. Разработанные режимы комплексного рафинирования металла в промежуточных ковшах слябовых МНЛЗ в условиях конвертерного цеха ОАО МК Азовсталь. Выявленное влияние разработанной технологии рафинирования стали на снижение ее зарязненности неметаллическими включениями. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических паук Ю. И. Матросову. Диссертант выражает особую благодарность научным сотрудникам Физикотехнического института металлов и сплавов НАН Украины Ь. С. Гончару, Е. Ф. Диюку, Приазовского государственного технического университета Е. А. Чичкареву, Донецкого национального университета В. В. Белоусову, за содействие в выполнении работы и получении результатов, а также ценные замечания по содержанию диссертации. Автор выражает признательность своим коллегам по работе сотрудникам Центральной лаборатории Исследовательскотехнического центра ОАО МК Азовсталь за помощь в проведении экспериментов и исследований по проведенной диссертационной работе. Распространение методов непрерывной разливки явилось одной из причин развития способов внепечной обработки металла, т. МНЛЗ и получения качественных заготовок требуется точная и стандартная от плавки к плавке ршулировка температуры и химического состава металла, использование жидкой стали, рафинированной от вредных примесей серы, фосфора и др. В начальный период распросранения процессов непрерывной разливки стали промежуточный ковш ПК играл роль распределительного устройства, обеспечивающего определенный запас и постоянство напора металла, поступающего кристаллизаторы МНЛЗ 3. В последние годы промежуточный ковш МНЛЗ все больше превращается в металлургический агрегат непрерывного действия, предназначенный для дополнительного внепечного рафинирования стали и повышения ее качества 9. АЬО огнеупоров. Кроме того, промежуточные ковши иногда оборудуются нагревательными устройствами для стабилизации температуры металла , . Способы и результаты решения указанных задач в значительной степени зависят от гидродинамических процессов в промежуточном ковше, регулируемых, в основном, конструкцией и местом установки перегородок и порогов, а также фильтров. ПК основывается в основном на результатах моделирования физического или математического. За последние годы многие специалисты пришли к выводу, что управление процессами перемешивания и потоками расплава в промежуточных ковшах является важным компонентом программы, обеспечивающей высокое качество металла при непрерывной разливке стали. Установлено, что благодаря сглаживанию флуктуаций потоков металла эти устройства могут сыграть ключевую роль в снижении числа неметаллических включений , . Для исследования гидродинамических процессов в промежуточных ковшах широко используется физическое моделирование обычно на прозрачных моделях, позволяющее установить наличие застойных зон, получить оценки скорости потоков моделирующей жидкости в различных точках, исследовать распределение времени пребывания потока в ковше. В зависимости от задач моделирования и учитываемых критериев подобия используют водяные модели в масштабе от .