Modeling of the Growth of Metal Crust of Section Mold During Displacement of the Jet Relative to the Axis

Abstract

Аннотация. Представлена математическая модель для нахождения характера движения жидкого металла во внутренней полости сортового крис таллизатора и его скорости вблизи затвердевающей корочки на основе теории свободной и ограниченной затопленной струи. Выб-рана математическая модель для определения теплового потока при движении жидкой перегретой стали с заданной скоростью вдоль двухфазной границы. На основе этого предложена математическая модель для нахождения изменения толщины корочки слитка по вы-соте сортового квадратного кристаллизатора на разных его поверхностях и на выходе по его периметру при горизонтальном смещении оси струи подаваемого в кристаллизатор металла. Проведено компьютерное моделирование асимметрии роста корочки по периметру и высоте гильзы сортового кристаллизатора квадратного сечения 150×150 при смещении оси открытой струи металла. Установлено, что горизонтальное смещение оси открытой струи металла на 40 мм может приводить к локальному изменению толщины корочки на выходе из кристаллизатора на левой стенке до 2 мм.Ключевые слова: машина непрерывного литья заготовок, сортовой кристаллизатор, корочка металла, модель Стефана, двухфазная граница, струя металла, математическая модель. DOI:10.17073/0368-0797-2017-1-24-29Создание, развитие и модернизация элементов сор-товых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), в частности кристаллизаторов -важная задача совре-менной металлургической промышленности, решение которой обеспечивает повышение производительности и качества выпускаемой продукции. Кристаллизатор является одним из наиболее важных функциональных узлов, определяющих рациональную работу МНЛЗ. Он выполняет функцию приема жидкого металла, попа-даю щего в него из промежуточного ковша, а также перевода части жидкой стали в твердое состояние пос-редст вом отвода тепла охлаждающей водой [1 -2].В кристаллизаторе происходит формообразование заготовки. При образовании корочки металла через стенки медной гильзы кристаллизатора отводится до 30 % тепла от жидкой стали. Образование корочки заго-товки и первичная кристаллизация слитка -важнейшая задача, от правильности выполнения которой зависит дальнейшее образование качественной заготовки с за-данными параметрами [2,3].Применяют два способа подачи жидкого металла в кристаллизаторы -разливка сверху открытой струей и разливка затопленной струей под слой шлака и метал-ла [4]. Исследования показали, что характеры скорост-ных полей при таких подачах жидкого металла резко отличаются. Хотя наиболее распространенным явля-ется второй способ, за рубежом и в России эксплуати-руются сортовые кристаллизаторы с использованием открытой струи металла. Одним из распространенных дефектов сортовой заготовки является искажение ее геометрической формы. К ним относится «ромбич-ность», обусловленная разностью длин диагоналей. Одна из главных причин этого дефекта может быть связана с тем, что ось открытой струи не совпадает с осью кристаллизатора.Целью работы является создание математической модели и компьютерное моделирование асимметрии роста корочки по периметру и длине гиль...

Overview of the Teeming Process and the Refractory Equipping Design for the Intermediate Nozzle ‒ Immersion Ladle ‒ Continuous Billet Caster's Mould Installation

“…Система промежуточный ковш (ПК) -погружаемый стакан (ПС) -кристаллизатор и ее устройства [4,5], формирующие потоки течения металла в ПК [5,6] и далее в кристаллизаторе, -важнейшие технологические узлы МНЛЗ [7,8]. Непрерывная разливка стали осуществляется двумя способами: открытой струей (без защитного ПС) и закрытой струей (с использованием защитного ПС) [9,10]. Движение потока жидкой стали из ПК в кристаллизатор через ПС закрытой струей показано на рис.…”

“…Оборудование разливочного отверстия ПК, ПС и кристаллизатор являются важнейшими компонентами системы [11]. В кристаллизаторе жидкая сталь, непрерывно подаваемая из ПК закрытой струей, кристаллизуется по внутренней поверхности, и на выходе из кристаллизатора оболочка из затвердевшего металла образует объем с жидким металлом, внутри которого в Виктор В. Точилкин Е-mail: toch56@mail.ru направлении от стенок к центру продолжается кристаллизация, но форма непрерывнолитой заготовки и ее поперечные размеры уже определены формой и размерами полости кристаллизатора [9]. Смещение стакана и закрытой струи от центральной продольной оси кристаллизатора влияет на параметры разливки и качество непрерывнолитой заготовки [9].…”

“…В кристаллизаторе жидкая сталь, непрерывно подаваемая из ПК закрытой струей, кристаллизуется по внутренней поверхности, и на выходе из кристаллизатора оболочка из затвердевшего металла образует объем с жидким металлом, внутри которого в Виктор В. Точилкин Е-mail: toch56@mail.ru направлении от стенок к центру продолжается кристаллизация, но форма непрерывнолитой заготовки и ее поперечные размеры уже определены формой и размерами полости кристаллизатора [9]. Смещение стакана и закрытой струи от центральной продольной оси кристаллизатора влияет на параметры разливки и качество непрерывнолитой заготовки [9]. Важнейшее требование компоновки оборудования ПС и кристаллизатора -обеспечение совпадения осей погружаемого стакана и кристаллизатора (x i = 0) или работа оборудования ПС -кристаллизатор МНЛЗ со значениями смещений…”

“…2 показано оборудование комплекта погружаемый стакан -кристаллизатор сортовой МНЛЗ[12]. Данный комплект обеспечивает подачу закрытой струи стали в кристаллизатор сортовой МНЛЗ; основные размеры для получения непрерывнолитой заготовки квадратного сечения и технологические параметры приведены ниже[9]:Размер разливаемой непрерывнолитой заготовки, мм……………............................................. Радиус оси кристаллизатора, мм……………….. Высота кристаллизатора, мм…………………….. Высота ПС, мм…………………………………..........…”