Введение к работе
Актуальность посолемч. Расширение марочного сортамента раз
ливаемых'на І.1Ш13 -сталей, увеличение разнообразия типоразмеров
непрерывных слитков,', разработка и внедрение совмещенных процессов
разлис-ки и 'прокатки, а тйкке ужесточение требовании потреоитедей
к качеству мета-яла требуат,'. & первую очер?дь. реаениятепледазн-
ческих проблем Формирования непрерывного слитка. Это связано с
тем. что характеристики, эволюции теплового состояния слитка во
времени определяют многие служебные свойства, по которым потреби
тель судит о" качестве металла: .
-' Достаточно продолжительное сремл при -' проектировании новых установок и разработке' технологических режимов разливки используют сведения о теплофиэических процессах в кристаллизаторе, полученные в основном 20-3.0 лет назад.- Однако, как показал .опыт- про*' оптирования и эксплуатации последних лет., одним из ключевых моментов, определяющих успех в создании н функционировании технологических комплексов непрерывной разливки» совмещенных процессов, оснащенных АСУ ТП И системами контроля.качества металла, является надежная и всеобъемлющая информация о т'ешюфизических условиях первичного,охлаждения, которой, сейчас явно недостаточно.
Проблема улучшения качества металла связана и- с ' дальн*Шюм' изученная теплообмена в зоне вторичного охлаждения ИІІЛЗ и разработкой систем охлаждения, позволяющих реализовать оптимальные условия Формирования слитка.
Цель» работы, является комплексное зкспоричзнта."ы;оо а рас-четно-теоретическое исследование тепло1*шческях законоиерностеЯ формирования непрерывного слитка при первичном охлаждении, опре-
деление злиякия основных технологических и конструктивных параметров на теплообмен в кристаллизаторе, а также, разработка способов, устройств її счстек для реализации оптимальных режимов в зоне вторичного охлаждения №1/13 при стабильных и динамических условиях разливки.
Научная новизну работы
Разработана комплексная методика экспериментального « рас-'четко-теоретического.исследования теплофпзических характеристик первичного охлаждения, основанная на численном решении обратной задачи теплопроводности для стенки кристаллизатора.
Разработана методика и математическая модель для расчета теплового состояния непрерывного слитка при динамических условиях, разливки.
Разработана методика определения основных параметров области, контакта слитка со стенкой кристаллизатора.
Установлен вил Функции распределения основных теплофизи-ческих параметров по площади поверхности граней слябового кристаллизатора . а также найдены причины, объясняющие характерные особенности эти< распределений.
Получены статические и динамические характеристики кристаллизатора по каналам воздействия "скорость вытягивания -» плотность теплового потока", "скорость вытягивания .-« температура стеши", "скорость вытягивания. * усилие вытягивания".
Установлены основные закономерности теплообмена в кристаллизаторе при изменении скорости вытягивания, приводящие к эффекту экстремальное характеристик теплового состояния слитка в переходник периоды.
Установлены основные 'закономерности временногодрейфа теп-
лофизических и эксплуатационных характеристик кристадпизаторя и их влияние на качество непрерывного слитка.
Установлено и количественно оценено влияние теплолрояод-ности материала стенок кристаллизатора на теплофизичеекие характеристики первичного охлаждения.
Разработан новий способ диспергирования газодадкостного потока, истекающего- из форсунки. '_;
Разработанз методика проектирования систем охлаждения МНЛЗ, учитывающая особенности локальной неравномерности теплоот-вода от.непрерывного слитка и особенности характеристик разбрызгивающих устройств. '"'
. - Создан' ряд способов управления вторичным охлаждением неп
рерывного слитка, направленных как на сохранение структурне", фи
зико-химической и качественной однородности металла, так и на
стабилизацию полей температур' и. напряжений в системе "ДНЛЗ-сли-
ток". ' -...-.
Практическая ценность и реализация работы
- Установленные в .результата исследования закономерности
первичного охлаждения могут быть использованы при проектировании
кристаллизаторов. МНЛЗ. совершенствовании технологии непрерывной
разливки, при создании . АСУ ТП разливки и систем управления ка
чеством металла, при проектировании агрегатов для .совмещенных
процессов. '.'. '. . - _
' - Результаты работы позволяет осуществлять сбосноегнныи выбор материала стенок'кристаллизатора, а также структуры и материала защитных покрытий с цельв увеличения времени ьксплуатаціі;! кристаллизатора и улучшения качества Металла
- Разработаны рекомендации по улучшению качества' металла н
-б r-
неблэгсприятяуе периоды Бремени эксплуатации кристаллизатора.
-.Созданы две серии конструкций форсунок с улучшенными .характеристиками, которые реализуют предложенный новый способ диспергирования жидкости.
Разработана..!! внедрена универсальная система охлаждения непрерывных слитков для ШИ Новолипецкого, металлургического комбината на основе использования новых форсунок объемного распиливания серки К.
Методика проектирования системы вторичного охлаждения, а таете разработанные способи управления вторичным охлаждением использованы при модернизации АСУ ТП НВДЗ N5... S ККЦ-2 Новолипещео-го металлургического комбината, проведенной ВНИПИ САУ.
Исследования кристаллизаторов в соответствии с п.4.3.4.1. КП НТП еэв завершены рекомендациями для участников программы.
На основе результатов работы получено 13 авторских свидетельств, 2 из которых внедрены на Новолиленком металлургическом комбинате.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены па международной конференции по.новым технологическим процессам в черной металлургии (ЧССР, Фридек-Мистек. 1988). на международной 'конференция "Черная металлургия России и стран СНГ в XXI вече" (Москва, 1994),' на первой Российской национальной конференции по теплообмену (Москва. 1994). на Всесоюзных конференциях по проблемам стального слитка (Киев, 1978. 1984: Мариуполь. 1987), на Всесоюзной научно-технической конференции "Совер-ш?кствпван!!е теплові» процессов при производстве проката черных металлов (Череповец. 1986). ка семинаре-совещании "Новые металлургические технологии и-оборудование* (Новосибирск. 1988). на
— 1 г.
семинаре по математическому моделированию процессов затвердевания металлов «сплавов (Новосибирск.' 1983). на научно-практическсП конференции по практике, проблемам разработки и внедрении ресурсосберегающих технологий (Липецк. 1987), на научно-технической конференции "Теория и технология металлургических и машиностроительных процессов" (Липецк, 1994). на 3-ей Межвузовской научно-технической ' конференции .. "Теплофизические процессы при непрерывной разливке и.прокатке полос и листов" (Череповец, 1984), на объединенном научном семинаре специальных кафедр Липецкого государственного технического университета (1995),. на научно-технической совете Ндаолипецкого металлургического комбината (1995). на заседании секции научно-технического совета института косих металлургических технологий ЦНИИЧН (Москва. 1995).
Публикации: Основное содержание диссертации отрешено в 29 статьях и 13 авторских свидетельствах. -. .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 9 глав, общих выводов и рекомендации.-, приложений и библиографического списка из 294 наименований. Работа изложена на 249 страницах машинописного текста,- содержит-14Q рисунков и 30 таблиц.