Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях, когда объем металла, разливаемого на машинах непрерывного литья заготовок, постоянно увеличивается, повышение эффективности процесса, как правило, связывают с повышением качества получаемых заготовок. При этом к числу важнейших проблем относится обеспечение рационального температурно-скоростного режима разливки и затвердевания металла при оптимальном охлаждении непрерывного слитка в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения (ЗВО).
В современной практике работы сортовых МНЛЗ в России наблюдается тенденция к увеличению скорости процесса, что обусловлено, с одной стороны, разливкой металла, выплавляемого в большегрузных конвертерах, а с другой - уменьшением сечения разливаемых заготовок, поэтому развитие теоретических и практических аспектов формирования непрерывного слитка для повышения качества сортовой заготовки является актуальной задачей сегодняшнего дня.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» в рамках научно-технической программы Рособразования «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограммы «Производственные технологии».
Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном исследовании тепловых режимов формирования непрерывного слитка, разработке и совершенствовании технологии непрерывной разливки стали для повышения качества сортовой заготовки.
Научная новизна. Разработаны и предложены практические варианты использования обучающего тренажера оператора МНЛЗ для моделирования непрерывной разливки сортовых заготовок. Получена новая информация о технологических параметрах процесса при водо-воздушном и водяном орошении непрерывного слитка, а также при переходных режимах разливки.
На основе низкотемпературных экспериментов и теоретических исследований разработаны математические модели нестационарного теплопереноса и формирования структурных характеристик непрерывного слитка в сортовой МНЛЗ. С использованием математического моделирования теплофизических процессов при затвердевании металла рассчитаны поля температур и концентраций в двухфазной зоне, определены оптимальные параметры охлаждения слитка и характеристики процесса при изменении скорости разливки.
Получили дальнейшее развитие теоретическое обоснование и новые положения технологии получения и применения ультрадисперсных тугоплавких материалов - нанопорошковых инокуляторов. Впервые получена достоверная информация о влиянии модифицирования
металла нанопорошковыми инокуляторами на качество сортовой заготовки.
Практическая значимость и реализация результатов. Полученные в работе научные результаты использованы при разработке технологических рекомендаций по модифицированию металла нанопорошковыми инокуляторами и совершенствованию непрерывной разливки стали с водяным вторичным охлаждением слитка, обеспечивающих повышение качества сортовой заготовки.
На основании разработанных технологических рекомендаций разработана и внедрена технологическая инструкция по непрерывной разливке стали на сортовой МНЛЗ кислородно-конвертерного цеха № 2 ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат».
За счет внедрения рациональной технологии непрерывной разливки сортовых заготовок на ОАО «ЗСМК» достигнуто снижение затрат на производство стали на 45,9 руб./т годной стали, получен годовой экономический эффект 41771,08 тыс. руб., что при долевом участии автора 15 % составило 6265,7 тыс. руб.
Предмет защиты и личный вклад автора На защиту выносятся основные положения, представляющие научную новизну и практическую значимость, в том числе:
методика и результаты моделирования непрерывной разливки сортовых заготовок с использованием обучающе-тренинговой системы при различных режимах охлаждения слитка в ЗЕЮ и переходных процессах;
анализ результатов численного моделирования тепловых режимов формирования непрерывного слитка в сортовой МНЛЗ;
практические результаты отработки технологии непрерывной разливки сортовых заготовок с использованием оптимизированных режимов охлаждения слитка;
теоретические и технологические положения модифицирования металла нанопорошковыми инокуляторами для повышения качества сортовой заготовки.
Автору принадлежит постановка задач теоретических и экспериментальных исследований; разработка методики моделирования непрерывной разливки сортовых заготовок с использованием обучающего тренажера МНЛЗ; разработка технологических вариантов модифицирования металла нанопорошковыми инокуляторами, анализ результатов численного моделирования, обработка и обобщение данных промышленных экспериментов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на ІХ-Х Международных конгрессах сталеплавильщиков (Россия, 2006, 2008 гг.); XII, XIII Международных конференциях «Теория и практика сталеплавильных процессов» (г. Днепропетровск, Украина, 2006, 2008 г.г); Международных научно-практических конференциях «Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество» (г. Новокузнецк,
Россия, 2007, 2008г.г); Всероссийской научно-практической конференции «60-лет непрерывной разливки в России» (г. Москва, Россия, 2007г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций. Получен 1 патент России
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 166 наименований, приложения и содержит 176 страниц текста, 52 рисунка, 31 таблицу.
