MONITORING THE THERMAL STATE OF AN INGOT WITH BEVELED AND ROUNDED CORNERS IN A SLAB CRYSTALLIZER OF A CCM
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-8-15-25Keywords:
copper crystallizer, ingot with beveled and rounded corners, mathematical model of the thermal state of the ingot, computer model of the thermal state of the ingotAbstract
The organization of ingot cooling in the continuous caster mold affects the reliability, productivity and quality of the resulting ingots. Insufficient heat exchange between the solidifying metal and the wall of the mold leads to a decrease in the thickness of the solid shell of the ingot, which causes the formation of surface defects, and when the ingot is pulled out of the mold, emergency breakthroughs occur. Excessive heat transfer leads to an increase in the thickness of the solid shell, which entails excessive shrinkage of the ingot surface with the formation of a gap between the solid shell of the ingot and the walls of the mold. The appearance of an air gap leads to increased wear of the copper walls of the mold. There is a design of copper walls that makes it possible to reduce the normal component of forces that occurs during wear, reduce the temperature gradient and stress concentration in the corner of the ingot, and also bring the thickness of the hard crust stocking in the corner closer to the perimeter of the mold. However, the thermal state of the formed ingot with such a crystallizer design remains poorly understood. The goal of the work is to create a virtual tool for monitoring the operation of the mold of a slab continuous caster based on the development of a mathematical and computer model of the thermal state of an ingot with beveled and rounded corners. The temperature distribution in the ingot was calculated using the quasi-equilibrium theory of solidification. The numerical implementation of the mathematical model and obtaining an approximate solution using a computer were carried out using the finite difference method and an implicit difference scheme. A computer program was developed in the Matlab development environment. Using computer modeling, the temperature distribution over the volume of the slab at the outlet of the mold with beveled and rounded corners was obtained. The program for the selected mold design allows you to analyze the solidification of the ingot skin and monitor this process for the selected steel grade and specified casting technological parameters.
References
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.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
