Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшими проблемами производства сортовой заготовки в современных условиях являются повышение качества, снижение энергоемкости производства и себестоимости готовой продукции В связи с этим, исследования, направленные на обеспечение усовершенствования процессов перелива стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, что оказывает решающее влияние на стабильность процессов литья, качество заготовки и производительность работы сортовой высокоскоростной МНЛЗ, заслуживают особого внимания
Решение вопросов, направленных на повышение качества и снижение стоимости заготовки, возможно за счет детального изучения организации и воздействия струи металла, проникающей в жидкую ванну кристаллизатора, на процессы кристаллизации заготовки Особую важность такие процессы получают при получении заготовки малого сечения с высокими скоростями, когда резко увеличивается негативное воздействие струи металла на процессы роста твердой корочки В связи с этим, решение важной научно-технической задачи по уменьшению негативного воздействия струи стали на качество продукции и стабильность процесса разливки в условиях отклонения струи от идеального положения позволит повысить показатели эксплуатации сортовых МНЛЗ и станет основой для создания эффективных отечественных агрегатов для получения сортовой продукции Выполненные в диссертации исследования направлены на решение поставленной задачи, что свидетельствует об актуальности темы.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Вопросы и проблемы, рассмотренные в диссертационной работе, соответствуют Государственной программе развития горно-металлургического комплекса Украины до 2100 года и Государственной программе энергосбережения Выполнение диссертации связано с планами научно-исследовательских работ Государственного высшего учебного заведения «Донецкий национальный технический университет» (ДонНТУ). Основу диссертации составляют результаты научно-исследовательской работы, выполняемой при активном участии автора с 2002 по 2004 годы, (Д-4-03 «Развитие научных основ диагностики формирования макро- и микродефектов непрерывнолитой заготовки с целью повышения ее конкурентоспособности» № госрегистрации ДР 0103Г001425) Данная работа выполнялась при непосредственном участии соискателя в качестве исполнителя
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование и усовершенствование технологии и параметров процесса перелива стали из промежуточного ковша в кристаллизатор
высокоскоростной сортовой МНЛЗ, которые позволят повысить качество заготовок и условия их формирования
Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие основные задачи
изучить условия гидродинамики стали в промежуточном ковше, которые определяют процесс формирования струи металла, проникающей в жидкую ванну кристаллизатора,
изучить влияние организации струи на участке «промежуточный ковш - кристаллизатор» на ее параметры,
установить характер влияния струи стали на процессы кристаллизации заготовки и ее качество,
разработать рекомендации, направленные на рациональную организацию перелива металла из промежуточного ковша в кристаллизатор;
разработать рекомендации, направленные на снижение негативного воздействия струи металла на процессы кристаллизации заготовки и ее качество
Объект исследования Процессы перелива металла из промежуточного ковша в кристаллизатор, их влияние на качество заготовки и процессы стабильности разливки
Предмет исследования Гидродинамические и тешюфизические аспекты формирования струи стали, проникающей в кристаллизатор МНЛЗ и ее воздействия на кристаллизацию заготовки
Методы исследования При выполнении работы использованы известные методы исследования физическое моделирование процессов перелива металла из промковша в кристаллизатор и кристаллизации заготовки, математическое моделирование процессов кристаллизации заготовки, методы получения заготовки на МНЛЗ, а также применялись методы математической статистики для обработки результатов эксперимента
Научная новизна полученных результатов
Впервые установлено, что при вдувании аргона через стопор-моноблок промковша достигается уменьшение глубины проникновения струи металла в ванну кристаллизатора в 1,5-2,0 раза Максимальный эффект достигается при расходах аргона на уровне 1,5-2 л/мин При увеличении расхода глубина проникновения струи возрастает, что сопровождается повышением степени бурления мениска и, как следствие, загрязненности стали неметаллическими включениями
Впервые установлено, что вихревая воронка, формирующаяся в промковше при уровне налива металла 300-400 мм, сохраняется при дальнейшем повышении уровня металла вплоть до 600-700 м и существует в течение 5-8 мин, что способствует захвату теплоизоляционной смеси и зарастанию внутренней полости стакана-дозатора
З Получили дальнейшее развитие представления относительно, процесса воздействия струи металла на неравномерность кристаллизации сортовой заготовки, которые свидетельствуют, что увеличение угла наклона струи, входящей в ванну кристаллизатора, свыше 3 градусов, и смещение места ввода струи металла на 6% относительно оси кристаллизатора приводит к уменьшению толщины корочки на выходе из кристаллизатора на 5-8%, что приводит к нарушению формы заготовки, образованию трещин и прорывов
Практическое значение полученных результатов. Практическое значение имеют предложенные режимы и рекомендации по организации перелива металла из промежуточного ковша в кристаллизатор высокоскоростной сортовой МНЛЗ, как непосредственно во время разливки, так и при пере-ковшовках, позволяющие увеличить стойкость стаканов-дозаторов, а соответственно и серийность разливки В результате внедрения на МНЛЗ №2 ОАО «Днепровский металлургический комбинат им Ф Э Дзержинского» предложенных в диссертационной работе рекомендаций по ограничению падения уровня металла в промежуточном ковше в процессе перековшовки не менее 400 мм было увеличено количество разливаемых плавок в серии в среднем на 1,12 плавки
Кроме этого, предложены расходы вдуваемого в струю стали через полый стопор-моноблок аргона на уровне 1,5-2,0 л/мин, которые в условиях МНЛЗ №2 ОАО «Днепровский металлургический комбинат им Ф Э Дзержинского» позволили повысить выход годного на 0,03%, вследствие снижения неравномерности кристаллизации заготовки, возникновения трещин, изменения профиля заготовки и уменьшения числа прорывов.
Рекомендации по повышению стабильности процесса непрерывной разливки использованы АО «Новокраматорский машиностроительный завод» при создании базового проекта сортовой шестиручьевой МНЛЗ
Личный вклад соискателя. Основные результаты работы получены автором самостоятельно В научных работах, опубликованных по теме диссертации в соавторстве, непосредственно автором выполнено физическое моделирование процессов, происходящих при непрерывной разливке, получены результаты исследования процесса кристаллизации заготовки с использованием созданной математической модели затвердевания заготовки. Конкретный личный вклад соискателя в этих работах дан в виде кратких аннотаций после указания их номеров в списке опубликованных работ по теме диссертации
Апробация результатов диссертации. Основные научные положения и результаты диссертации обсуждались на «2-й Международной научно-технической конференции аспирантов и студентов» (г Донецк, 25-26 апреля 2002 г), 1-й международной научно-технической конференции «Прогрессив-
ные тєунологии непрерывной разливки стали XXI век» (г Донецк, 28-30 мая 2002 г), «II International Conference on Continuous Casting of Steel» (Krynica, Poland, June 16-18, 2004), международной научной конференции «Современные проблемы теории и практики производства качественной стали» (г Мариуполь, 8-10 сентября 2004г), 2-й международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в металлургии стали XXI век» (гДонецк, 21-23 сентября 2004 г), Восьмом конгрессе сталеплавильщиков (г Нижний Тагил, 18-22 октября 2004г), 3-й международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в металлургии стали XXI век» (г Донецк, 31 октября -2 ноября 2006 г)
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 15 научных трудах, в том числе в 5 статьях научных журналов, 3 статьях сборников научных трудов и 1 патенте Украины на изобретение Из них 8 статей опубликованы в специализированных научных изданиях, включенных в перечень ВАК Украины
Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованных источников из 100 наименований и 3 приложений Полный объем диссертации - 172 страниц, общий объем -130 страниц В разделах диссертации 65 рисунков (в том числе 7 на отдельных страницах) и 15 таблиц (в том числе 8 на отдельных страницах)
