Введение к работе
Актуальность работы. Разливка стали и ее затвердевание являются важнейшими этапами при получении качественного слитка. Именно при затвердевании происходит формирование кристаллической структуры слитка, возникают дефекты, которые не устраняются при дальнейшей пластической и термической обработке и переходят а готовые изделия, существенно ухудшая их служебные свойства. Поэтому закономерно внимание, которое уделяется тепловым процессам, протекающим как в элементах оборудования, так и в разливаемом металле. Теплофизическим аспектам формирования непрерывного слитка посвящено значительное количество монографий и научных статей. Основополагающими являются работы Г.П.Иванцова, А. И. Вейника. А.А.Скворцова, А.Д.Акименко, В.А.Ефимова, А.И.Манохина, Ю.А.Са-мойловича, Б.Т.Борисова.
Увеличение производительности разливки и ужесточение требований к качеству заготовок требует дальнейшего исследования тепловых процессов, протекающих в кристаллизующемся металле и в элементах оборудования МНЛЗ.
Цель работы. Исследование тепловых процессов, протекающих в непрерывноотливаемом слитке и в кристаллизаторе МНЛЗ, разработка на основе этого инженерной методики расчета теплообмена в МНЛЗ.
Методы исследования. Работа выполнена на основе аналитического и численного решения систем дифференциальных уравнений теплообмена с учетом результатов натурных замеров.
Научная новизна работы 1. Установлен характер влияние определяющих параметров (критерий Стефана, Коссовича. Био и т.д.) на температурное поле зат-
вердевающего непрерывноотливаемого слитка и динамику роста твердой фазы на основании аналитических решений трехфазной задачи Стефана при различных граничных условиях.
-
Установлена зависимость термического сопротивления и температурного поля рабочей стенки кристаллизатора от теплофизичес-ких параметров материала, геометрических характеристик водоохлаж-даемых каналов, шага их расположения и величины удаления от рабочей поверхности.
-
Получены аналитические решения задач Неймана. Дирихле и Дирихле-Неймана для прямоугольной области с вырезанными областями различной формы, использованные для расчета термического сопротивления и температурного поля рабочей стенки кристаллизатора, оснащенного одно- и двухрядной системой охлаждения с каналами различной конфигурации.
-
Получены расчетные зависимости, применимые для вычисления теплового потока от жидкого металла к твердой фазе и теплового потока, выделяемого охлаждающейся оболочкой слитка в пределах зоны кристаллизатора.
-
Установлен характер влияния определяющих параметров (критерий Нуссельта, Коссовича, Био, Стефана, трансляционного тепло-переноса и др.) на распределение тепловых потоков в поперечном сечении непрерывноотливаемого слитка и вдоль технологической оси.
Практическая ценность работы
-
Разработана инженерная методика расчета температурного поля непрерывноотливаемого слитка в пределах кристаллизатора и в зоне вторичного охлаждения.
-
Разработана инженерная методика расчета температурного поля и термического сопротивления рабочей стенки кристаллизатора.
оснащенного различными системами охлаждения.
3. Разработана инженерная методика расчета тепловой работы кристаллизатора.
Апробация работы. Основные разделы работы докладывались на Международной конференции "Кристаллизация и компьютерные модели" (г. Ижевск, 1992 г.). на YI Международной научно-технической конференции "Проблемы кристаллизации и компьютерное моделирование" (г. Ижевск, 1994 г.). на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Процессы разливки, модифицирования и кристаллизации сплавов и компьютерное моделирование" (г. Ижевск. 1990 г.). "Прогрессивная технология и оборудование для нагрева заготовок под ковку, штамповку, термообработку. Автоматизация и механизация средств нагрева" (г. Москва, 1990 г.), "Теплотехническое обеспечение технологических процессов металлургии" (г. Свердловск, 1990г.). на научных семинарах и заседаниях кафедры "Теплотехники и гидравлики" ЧТУ:
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения. 4 глав, заключения, содержит 172 стр. машинописного текста, 33 рисунка. 2 таблицы, список литературы (102 наименования), приложение (30 стр.).
