МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ СЛИТКА СО СКОШЕННЫМИ И ЗАКРУГЛЕННЫМИ УГЛАМИ В СЛЯБОВОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-8-15-25Ключевые слова:
медный кристаллизатор, слиток со скошенными и закругленными углами, математическая модель теплового состояния слитка, компьютерная модель теплового состояния слиткаАннотация
Организация охлаждения слитка в кристаллизаторе МНЛЗ влияет на надежность, производительность и качество получаемых слитков. Недостаточный теплообмен между затвердевающим металлом и стенкой кристаллизатора ведет к уменьшению толщины твердой оболочки слитка, что вызывает образование поверхностных дефектов, а при вытягивании слитка из кристаллизатора — ее аварийные прорывы. Избыточный теплообмен ведет к увеличению толщины твердой оболочки, что влечет за собой излишнюю усадку поверхности слитка с образованием зазора между твердой коркой слитка и стенками кристаллизатора. Возникновение воздушного зазора приводит к повышенному износу медных стенок кристаллизатора. Существует конструкция медных стенок, позволяющая снизить возникающую при износе нормальную составляющую сил, уменьшить градиент температур и концентрацию напряжений в углу слитка, а также приблизить толщину твердой корочки в углу к периметру кристаллизатора. Однако тепловое состояние формируемого слитка при подобной конструкции кристаллизатора остается малоизученным. Целью работы является создание виртуального инструмента для мониторинга работы кристаллизатора слябовой МНЛЗ на основе разработки математической и компьютерной модели теплового состояния слитка со скошенными и закругленными углами. Рассчитывали распределение температур в слитке с использованием квазиравновесной теории затвердевания. Численную реализацию математической модели и получение приближенного решения с помощью ЭВМ осуществляли с использованием метода конечных разностей и неявной разностной схемы. Разработана компьютерная программа в среде разработки Matlab. Посредством компьютерного моделирования получено распределение температур по объему сляба на выходе из кристаллизатора со скошенными и закругленными углами. Программа, разработанная для данной конструкции кристаллизатора, позволяет анализировать затвердевание корочки слитка и вести мониторинг данного процесса для выбранной марки стали и заданных технологических параметров разливки.
Библиографические ссылки
Столяров А. М., Великий А. Б., Юречко Д. В. Повышение эффективности разливки стали на высокопро-изводительных сортовых МНЛЗ: монография. — Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2009. — 126 с. EDN: QNCMUL.
Ячиков И. М., Шафиков Т. И. Мониторинг теплового состояния слитка со скошенными углами в слябо-вом кристаллизаторе МНЛЗ // Цифровая индустрия: состояние и перспективы развития 2023 (ЦИСП’2023): сб. научн. статей. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2023. С. 569–578.
Иванцов Г. П., Поляк Б. Т. Режим охлаждения плоского слитка при непрерывной разливке, обеспечива-ющий минимальные термические напряжения в его корке // Кристаллизация металлов. Труды IV Сове-щание по теории литейных процессов. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 139–149.
Девятов Д. Х., Кирпичев А. А. Оптимальное управление тепловой обработкой слябов на линии МНЛЗ – прокатный стан // Известия вузов. Черная металлургия. 1994. № 10. С. 58–60.
Девятов Д. Х. Об одной задаче оптимального управления затвердеванием непрерывного слитка в МНЛЗ // Процессы разливки стали и качество слитка. — Киев: ИПЛ АН УССР, 1989. С. 68–71.
Шевченко Е. А., Шаповалов А. Н. Проблемы получения качественной слябовой заготовки на МНЛЗ № 2 ОАО «Уральская Сталь» // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Метал-лургия». 2013. Т. 13. № 1. С. 68–73. EDN: QBJHAL.
Крутилин А. Н., Лущик П. Е. Теоретический и экспериментальный анализ формирования отливки при вертикальном непрерывном литье заготовок из чугуна // Литье и металлургия. 2013. № 3. C. 56–65. EDN: SWKLYJ.
Пат. 217042 РФ, МПК B22D 11/04. Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок / И. М. Ячи-ков, А. Д. Дрозин, В. В. Точилкин и др. // Заявл. 27.12.2022; опубл. 15.03.2023. Бюл. № 8.
Вдовин К. Н., Точилкин В. В., Ячиков И. М. Непрерывная разливка стали: монография. — Магнито-горск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2012. — 540 с. EDN: PVCVFF.
Самойлович Ю. А., Крулевецкий С. А., Горяинов В. А., Кабаков З. К. Тепловые процессы при непрерыв-ном литье стали. — М.: Металлургия, 1982. — 152 с.
Ячиков И. М., Феоктистов Н. А., Савинов А. С. и др. Моделирование тепловых полей в кристаллизаторе с щелевыми каналами охлаждения // Теория и технология металлургического производства. 2022. № 1 (40). С. 12–18. EDN: CUSONX.
Емельянов В. А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. — М.: Металлургия, 1988. — 53 с.
Буланов Л. В., Корзунин Л. Г., Парфенов Е. П. и др. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет / Под общ. ред. Г. А. Шалаева. — Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы, 2003. — 320 с.
Буланов Л. В., Асанова Р. Ф., Волегова В. Е., Лобанов Е. П. Расчетно-аналитическое исследование теп-ловых процессов в кристаллизаторе // Сталь. 1999. № 9. С. 24–26.
Яненко Н. Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. — Новоси-бирск: Наука, 1967. — 196 с.
Кузнецов Г. В., Шеремет М. А. Разностные методы решения задач теплопроводности: учебное пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 2007. — 172 с.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
