к.т.н., доцент кафедры «Металлургические технологии»
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Metallurgical Technology”
Lipetsk
к.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Металлургические технологии»
398600, Липецк, ул. Московская, 30
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair “Metallurgical Technology”
учебный мастер кафедры «Металлургические технологии»
398600, Липецк, ул. Московская, 30
Training Master of the Chair “Metallurgical Technology”
Lipetsk
старший преподаватель кафедры «Металлургические технологии»
398600, Липецк, ул. Московская, 30
Senior Lecturer of the Chair “Metallurgical Technology”
Lipetsk
На сегодняшний день системы инженерного анализа процессов благодаря высокой точности расчетов и степени сходимости их результатов с достигаемыми на производственной практике показателями все более широко применяются для исследования непрерывной разливки стали. Такие мощные системы, как ANSYS и ProCast, позволяют успешно решать различные гидро-, газодинамические и тепловые задачи, параллельное протекание которых составляет сущность большинства металлургических процессов. Авторским коллективом кафедры металлургических технологий Липецкого государственного технического университета был выполнен ряд компьютерных экспериментов по моделированию процессов, протекающих в промежуточном ковше и кристаллизаторе слябовой МНЛЗ. Исследованы возможности дальнейшего совершенствования конструкции модификаторов потока (перегородки, турбостопы, пороги) и режима продувки аргоном на параметры движения потоков расплава в рабочем пространстве 50-т промежуточного ковша. Изучено влияние конфигурации донной части погружных стаканов на движение расплава в кристаллизаторе при детерминированном динамическом режиме работы слябовой МНЛЗ. Результатом расчетов явились поля скоростей потоков и температуры расплава по объему промежуточного ковша и кристаллизатора, а также температурные поля в футеровке ковша. Получены выражения, описывающие изменение средней скорости первичного потока, формирующегося на выходе из отверстия погружного стакана в кристаллизаторе. Предварительно полученные результаты позволяют более полно оценить изменения скорости и направления движения потоков расплава, формирования объемов с различной температурой расплава при использовании в промежуточном ковше модификаторов потоков, в том числе при использовании приема «аргоновой завесы» в разливочной камере. Также получены данные по движению потоков расплава и смещению «пятен» размыва твердой «корочки» сляба, наличию градиентных температурных зон в различных областях пространства кристаллизатора, которые могут быть полезны инженерам-практикам, занимающимся выбором погружных стаканов для конкретных условий разливки стали на МНЛЗ. Эффективное управление движением потоков расплава в промежуточном ковше и кристаллизаторе МНЛЗ позволяет существенно повысить качество слябов и проката. Происходит снижение отсортировки металла по дефектам сталеплавильного происхождения, связанным с наличием шлака, неметаллических включений и трещин, образующихся из-за недостаточной толщины «корочки» заготовки на выходе из кристаллизатора.
Nowadays we can see increase in using of engineering analysis systems in the field of continuous steel casting simulation due to their high accuracy and convergence with industrial experiments results. Such powerful systems as «ANSYS» and «ProCast» allows solving gas-, hydrodynamic and thermal problems, the parallel interaction of which constitutes the essence of most metallurgical processes. Group of authors from the LSTU Chair “Metallurgical technology” have successfully carried out computer experiments in tundish and continuous casting mold processes simulation. The experiments were aimed at first, on studying of further improving in liquid steel flow modifiers (partitions, turbo-stops, thresholds) design, at second, on influence of argon blowing regime on liquid steel flow parameters in the 50-ton tundish workspace, and, at third, on influence of submerged nozzles design on the liquid steel flow in crystallizer, assuming deterministic-dynamic operation mode. The results of calculations are velocity fields of liquid steel flow and flow temperatures fields in tundish and crystallizer, as well as temperature fields in the tundish refractory lining. An equation of primary flow average velocity change on exit from submerged nozzle was also formulated. These preliminary results allow us to assess the velocity changes and direction of the melt flow and formation of volumes with different melt temperatures when using flow modifiers in the ladle, including using of “argon curtain” in the casting chamber. Obtained data on melt flow motion and on location of erosion spots in crystallizing «crust», also on the presence of temperature gradient zones in various regions of crystallizer workspace may be useful to practice engineers engaged in choice of crystallizer submerged nozzle design. Effective control of melt flow in tundish and in crystallizer allows significant improvements in continuous cast slabs and rolled products quality in context of reducing metal products rejection due to defects associated with slag or nonmetallic inclusions presence and due to cracks formed as the result of insufficient thickness of crystallized «crust».
The authors declare that there are no conflicts of interest present.