Введение к работе
Актуальность темы. В современном мире в условиях жесткой конкуренции на рынке металлопродукции металлургические предприятия вынуждены непрерывно искать пути повышения качества и снижения ее себестоимости. Производству конкурентоспособной металлопродукции уделяется особое внимание в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК). Ввод в эксплуатацию в 2004 г. двух сортовых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) и прекращение разливки металла в изложницы позволило предприятию существенно повысить экономическую эффективность производства металлопродукции для строительного сектора и машиностроения. Постоянно растущие требования к качеству сортового и фасонного проката, особенно в последний период, объективно стали причиной ввода в эксплуатацию для указанного технологического потока первого (2004 г.) и далее второго (2008 г.) агрегатов печь-ковш. Тем не менее, для решения поставленных задач по производству заданных объёмов литой заготовки, высокого ее качества, в условиях непрерьшного усложнения сортамента требуются уточнения существующей технологии. Промежуточный ковш - один из важнейших элементов МНЛЗ, его работа в значительной степени обеспечивает стабильность процесса разливки стали на машинах и необходимое ее качество. Рациональное распределение потоков стали в промежуточном ковше высокопроизводительной сортовой МНЛЗ для получения качественного сортового металлопроката в необходимых объемах является, несомненно, актуальной задачей.
Цель работы - рациональное распределение потоков стали в рабочем пространстве пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша высокопроизводительной сортовой МНЛЗ для снижения содержания неметаллических включений в непрерывно-литой заготовке, а также повышение ее производительности.
Для достижения поставленных целей потребовалось решить следующие задачи:
Изучить существующее распределение потоков стали в пяти-ручьевом Т-образном промежуточном ковше сортовой МНЛЗ элементами регулирования потоков стали и эффективность их применения.
Выполнить моделирование рациональной схемы организации потоков стали в объеме пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша с использованием новых элементов системы распределения потоков (СРП), способствующей улучшению качества разливаемого металла и повышению производительности МНЛЗ. Изучить гидродина-
мику движения потоков стали в промежуточном ковше, выявить влияние параметров перемешивания (траектория течения, скорость потока)
на эффективность рафинирования металла.
Выполнить расчет прочности и устойчивости разработанных элементов СРП для приемной и разливочных камер, а также разработать компоновку комплекта элементов стаканов-дозаторов в сталевы-пускных каналах промежуточного ковша.
Разработать технологию использования элементов СРП для приемной и разливочных камер пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша, комплекта стаканов-дозаторов для сталевыпускных каналов, обеспечивающую снижение содержания неметаллических включений в непрерывно-литой заготовке, а также повышение производительности МНЛЗ.
Научная новизна заключается в следующем:
с использованием методов физического и математического моделирования установлена связь между параметрами перемешивания (траектория течения, скорость потока) и эффективностью рафинирования металла, выбран рациональный вариант конструкций перегородок турбостопа и расположения переливных отверстий: высота порога тур-бостопа 300...500 мм, угол наклона оси отверстий к горизонту 10... 15;
уточнена математическая модель перемешивания потоков стали в объеме пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша, с помощью которой выявлено, при применении элементов СРП скорость движения металла по дну в районе сталевыпускных каналов более ровная по ручьям и изменяется в интервале 0,030.. .0.048 м/с;
исследованиями динамики движения потоков стали установлены отношения высот элементов турбостопа относительно уровня металла (0,8-0,9 для центрального выступа и 0,4-0,5 для боковых поверхностей).
Практическая значимость и реализация результатов:
Разработана конструкция и внедрены в производство комплекты элементов СРП для приемной и разливочных камер пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша сортовых МНЛЗ, приоритет защищен патентами РФ на полезную модель №60411и №78712.
Разработана конструкция и внедрен в производство комплект элементов стаканов-дозаторов для сталевыпускных каналов промежуточного ковша сортовых МНЛЗ, приоритет защищен патентами РФ на полезную модель №76836 и №80373.
Разработана технология использования новых элементов СРП в рабочем пространстве пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша, обеспечившая снижение содержания неметаллических включе-
ний в непрерывно-литой заготовке, а также повышение производительности МНЛЗ.
Практическая значимость работы состоит в снижении выхода продукции несоответствующего качества, повышении производительности сортовых МНЛЗ в ЭСПЦ Магнитогорского металлургического комбината по сравнению с предшествующим периодом. Долевой экономический эффект от применения новых элементов системы распределения потоков в рабочем пространстве пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша на сортовых МНЛЗ составил 3,8 млн. руб. в действующих ценах.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы и отдельные разделы докладывались на научно-технической конференции Магнитогорского государственного технического университета в 2008, 2009 г.г., на X Международном конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск, 2008 г.). По теме диссертации опубликовано 8 статей. Получены патенты РФ на полезную модель «Ковш промежуточный для непрерывной разливки металла» №60411, №76836, №78712, №80373, СРП применяется при разливке металла на сортовых МНЛЗ в электросталеплавильном цехе ММК.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Содержание работы изложено на 138 страницах машинописного текста, включая 42 рисунка и 16 таблиц, а также библиографический список, содержащий 178 наименований.
