Введение к работе
Актуальность работы. Повышению качества непрерывно-литой заготовки на МНЛЗ уделяется большое внимание инженерами металлургических предприятий и учеными, как в нашей стране, так и за рубежом.
Промежуточный ковш является важным технологическим агрегатом МНЛЗ. Его конструкция, а также конструкция его отдельных элементов определяют параметры течения стали. Это оказывает значительное влияние на стабильность её разливки и на содержание неметаллических включений в получаемой литой заготовке. Несмотря на то, что отдельное оборудование промковшей применяется на металлургических предприятиях, научно – обоснованных инженерных методик его проектирования в научной литературе нет, а имеются лишь отдельные рекомендации по их проектированию. Ввиду того, что на сегодняшний день не существует расчетных зависимостей для проектирования промежуточных ковшей, инженерам приходится принимать формы и размеры оборудования лишь на основе опыта эксплуатации других промковшей.
Таким образом, совершенствование методики проектирования оборудования промежуточных ковшей МНЛЗ на стадии выполнения рабочих чертежей, является актуальной задачей. Моделирование потоков металла при этом является необходимым средством для определения рациональных геометрических параметров оборудования, обеспечивающих прочность оборудования, стойкость к кавитационному разрушению, а также обеспечивающих высокое качество непрерывно-литой заготовки продукции и стабильную работу промковша.
Целью работы является совершенствование методики проектирования оборудования промежуточных ковшей МНЛЗ на основе моделирования потоков металла для достижения стабильной работы промковша и повышения качества непрерывно-литой заготовки.
Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
разработать методику проектирования оборудования промковшей МНЛЗ;
-
провести моделирование течения металла в Т-образном промежуточном ковше для выявления гидродинамических параметров потоков стали, необходимых для проектирования нового оборудования;
-
на основании разработанной методики проектирования модернизировать конструкцию оборудования промежуточного ковша для сортовой МНЛЗ, обеспечивающую повышение стабильности работы промковша и повышения качества непрерывно-литой заготовки;
-
провести опытно-промышленное опробование модернизированных конструкций оборудования промковша для оценки эффективности их работы и внедрения в производство.
Научная новизна работы:
разработана методика проектирования оборудования промежуточных ковшей, отличающаяся тем, что в ней введены проектные расчеты для определения основных геометрических параметров оборудования и учитывается проверка работоспособности оборудования по условию не нарушения сплошности покровного шлака;
получены расчетные зависимости для определения проектных размеров оборудования: высоты порога, диаметра приемного отверстия металлоприемника, угла наклона отверстий перегородки, которые целесообразно использовать при конструировании оборудования;
на основе моделирования гидродинамических процессов установлено, что в промковшах Т-образного типа сортовой МНЛЗ с нечетной кратностью ручьев целесообразно выполнять в стенке огнеупора приемной камеры выемку с углом наклона 6,0…6,5 градусов, что обеспечивает снижение скорости на зеркале металла ниже допустимых величин.
Практическая ценность определяется:
возможностью использования разработанных аналитических методов расчета основных геометрических параметров при проектировании нового оборудования промковшей, которые ранее определялись на основе опыта разработчиков;
разработкой конструкций многогранного огнеупора с выемкой и аргонного блока для пятиручьевого Т-образного промежуточного ковша, защищенных патентами РФ №91016 и №84277, применение которых обеспечило повышение производительности МНЛЗ и повышение качества непрерывно-литой заготовки;
возможностью использования методики проектирования при разработке нового оборудования промковшей.
Реализация работы. Разработанное оборудование принято к использованию в ЭСПЦ ОАО «ММК». Акты внедрения патентов №84277 РФ и №91016 РФ представлены в приложении диссертации. В результате внедрения на сортовых МНЛЗ 1, 2 модернизированного и созданного оборудования обеспечивается снижение выхода несоответствующей продукции и увеличение производства сортовой заготовки.
Апробация работы. Основные положения работы и отдельные разделы докладывались на научно-технической конференции Магнитогорского государственного технического университета в (2004-2010 гг.) на X Международном конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск 2008г.).
Публикации. Результаты работы представлены в 14 публикациях, в числе которых 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патента РФ на полезную модель, 1 учебное пособие с грифом УМО.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 142 страницах, в том числе: основной текст на 127 страницах, 14 таблиц, 84 рисунков, библиографический список из 150 наименований на 15 страницах.
