МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ СЛИТКА СО СКОШЕННЫМИ И ЗАКРУГЛЕННЫМИ УГЛАМИ В СЛЯБОВОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ

Аннотация

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.