СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ МЕДНУЮ СТЕНКУ КРИСТАЛЛИЗАТОРА МНЛЗ

Abstract

Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является важнейшим узлом устройства, так как в нем происходит формирование твердой оболочки слитка. Стенки кристаллизатора выполнены из медьсодержащего материала, который обладает высокой теплопроводностью, что и позволяет отводить до 25% теплоты кристаллизации металла к охлаждающей воде. Исследование и определение надежных методов расчета теплообменных процессов в слябовом кристаллизаторе остается актуальной проблемой. При анализе тепловой работы кристаллизатора большую роль играет знание коэффициента теплопередачи от его рабочей поверхности к охлаждающей воде. Он позволяет подбирать рациональные режимы водяного охлаждения при различных технологических параметрах разливки металла, а также не допустить перегрева рабочей поверхности медьсодержащей стенки выше температуры разупрочнения. Целью работы является сравнительный анализ существующих аналитических и численных методов расчета коэффициента теплопередачи через медную стенку кристаллизатора МНЛЗ с щелевыми каналами к охлаждающей воде. Рассмотрено три основных алгоритма аналитического расчета коэффициента теплопередачи через медную стенку кристаллизатора МНЛЗ. Построена математическая модель расчета теплового состояния стенки кристаллизатора с щелевыми каналами и разработана компьютерная программа для определения коэффициента теплопередачи через медную стенку. Проведенный сравнительный анализ для всех рассмотренных методов расчета коэффициента теплопередачи для узкой и широкой медных стенокслябового кристаллизатора показал, что в широком практическом диапазоне скоростей воды в каналах 4–9 м/c коэффициент теплопередачи в разных методах расчета отличается в среднем не более чем на 12–13%. Установлено, что толщина износостойкого Cо–Ni-покрытия медных стенок кристаллизатора 0,67–2 мм дополнительно увеличивает термическое сопротивление, а значит, уменьшает коэффициент теплопередачи на 7–23%.