blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-1-24-29blackmet-998Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESМОДЕЛИРОВАНИЕ РОСТА КОРОЧКИ МЕТАЛЛА В СОРТОВОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ ПРИ СМЕЩЕНИИ СТРУИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЕГО ОСИMODELING OF THE GROWTH OF METAL CRUST OF SECTION MOLD DURING DISPLACEMENT OF THE JET RELATIVE TO THE AXISЯчиковИ. М.YachikovI. M.

д.т.н., профессор кафедры вычислительной техники и программирования,

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Computer Engineering, and Applied Mathematics,

Magnitogorsk

jachikov@mail.ruВдовинК. Н.VdovinK. N.

д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Литейное производство и материаловедение»,

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Materials Science and Foundry”,

Magnitogorsk

МарочкинО. А.MarochkinO. A.

технический эксперт,

455037, Магнитогорск, пр. К. Маркса, 111/2–18

Technical Expert

ТочилкинВ. В.TochilkinV. V.

аспирант кафедры «Литейное производство и материаловедение»,

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Postgraduate of the Chair “Materials Science and Foundry”,

Magnitogorsk

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. НосоваРоссияMagnitogorsk State Technical University named after G.I. NosovRussian FederationООО «Внедрение Новых Технологий и Оборудования»РоссияLLC “Introduction of new technologies and equipment”Russian Federation2017110220176012429Copyright © Ячиков И.М., Вдовин К.Н., Марочкин О.А., Точилкин В.В., 20172017Ячиков И.М., Вдовин К.Н., Марочкин О.А., Точилкин В.В.Yachikov I.M., Vdovin K.N., Marochkin O.A., Tochilkin V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/998

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. Выбрана 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 высоте 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.

A mathematical model for finding the nature of the liquid metal motion in the section mold and its speed near the solidifying crust was made on the basis of the theory of free and limited submerged jet. The authors have selected the mathematical model to determine the heat fl ux when moving superheated liquid steel at a predetermined speed along the two-phase boundary. Therefore, the mathematical model was proposed to find the changes in the thickness of the ingot crust along the height of profiled square mold on diff erent surfaces and in its output around its perimeter with a horizontal displacement of the axis of the jet of the metal fed into the mold. Computer modeling of the asymmetry of crust growth along the perimeter and the height of the shell of the section mold with square section of 150×150 was made at the displacement of axis of the open metal jet. It was established that the horizontal displacement of the axis of the metal open jet of 40 mm may lead to a local change in thickness of the crust at the outlet of the mold on the left side up to 2 mm.

машина непрерывного литья заготовоксортовой кристаллизаторкорочка металламодель Стефанадвухфазная границаструя металламатематическая модельcontinuous casting machinesection moldStephen’s metal crust modeltwo-phase boundarymetal jetmathematical modelReferencesВдовин К.Н., Точилкин В.В., Ячиков И.М. Непрерывная разливка стали. – Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2012. – 540 с.Vdovin K.N., Tochilkin V.V., Yachikov I.M. Nepreryvnaya razlivka stali [Continuous casting of steel]: Magnitogorsk: Izd-vo MGTU, 2012, 540 p. (In Russ.).Непрерывная разливка стали. Расчеты медных кристаллизаторов / И.М. Ячиков, К.Н. Вдовин, В.В. Точилкин и др. – Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2014. – 190 с.Yachikov I.M., Vdovin K.N, Tochilkin V.V. etc. Nepreryvnaya razlivka stali. Raschety mednykh kristallizatorov [Continuous casting of steel. Calculations of copper molds]: Magnitogorsk: Izd-vo MGTU im. G.I. Nosova. 2014, 190 p. (In Russ.).Тепловые процессы при непрерывном литье стали / Ю.А. Самойлович, С.А. Крулевецкий, В.А. Горяинов, З.К. Кабаков. – М.: Металлургия, 1982. – 152 с.Samoilovich Yu.A., Krulevetskii S.A., Goryainov V.A., Kabakov Z.K. Teplovye protsessy pri nepreryvnom lit’e stali [Thermal processes at continuous casting of steel]. Moscow: Metallurgiya, 1982, 152 p. (In Russ.).Непрерывная разливка стали в сортовые заготовки / В.С. Рутес, Н.Н. Гуглин, Д.П. Евтеев и др. – М.: Металлургия, 1967. – 144 с.Rutes V.S., Guglin N.N., Evteev D.P. etc. Nepreryvnaya razlivka stali v sortovye zagotovki [Continuous casting of steel into billets]. Moscow: Metallurgiya, 1967, 144 p. (In Russ.).Ефимов В.А., Эльдарханов А.С. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. – М.: Машиностроение, 1998. – 360 с.Efimov V.A., El’darkhanov A.S. Sovremennye tekhnologii razlivki i kristallizatsii splavov [Modern technologies of casting and crystallization of alloys]. Moscow: Mashinostroenie, 1998, 360 p. (In Russ.).Скворцов А.А., Акименко А.Д., Ульянов В.А. Влияние внешних воздействий на процесс формирования слитков и заготовок. – М.: Металлургия, 1991. – 216 с.Skvortsov A.A., Akimenko A.D., Ul’yanov V.A. Vliyanie vneshnikh vozdeistvii na protsess formirovaniya slitkov i zagotovok [Infl uence of external impacts on formation process of ingots and billets]. Moscow: Metallurgiya, 1991, 216 p. (In Russ.).Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. – М.: Металлургия, 1984. – 198 с.Evteev D.P., Kolybalov I.N. Nepreryvnoe lit’e stali [Continuous casting of steel]. Moscow: Metallurgiya, 1984, 198 p. (In Russ.).Лейтес А.В. Защита стали в процессе непрерывной разливки. – М.: Металлургия, 1984. – 200 с.Leites A.V. Zashchita stali v protsesse nepreryvnoi razlivki [Protection of steel during continuous casting]. Moscow: Metallurgiya, 1984, 200 p. (In Russ.).Непрерывная разливка стали на радиальных установках / В.Т. Сладкоштеев, Р.В. Потанин, О.Н. Суладзе и др. – М.: Металлургия, 1974. – 288 с.Sladkoshteev V.T., Potanin R.V., Suladze O.N. etc. Nepreryvnaya razlivka stali na radial’nykh ustanovkakh [Continuous casting of steel on the radial installations]. Moscow: Metallurgiya, 1974, 288 p. (In Russ.).Леманов В.В., Терехов В.И., Шаров К.А., Шумейко А.А. Экспериментальное исследование затопленных струй при низких числах Рейнольдса // Письма в журнал технической физики. 2013. Т. 39. Вып. 9. С. 34 – 40.Lemanov V.V., Terekhov V.I., Sharov K.A., Shumeiko A.A. Experimental research of the fl ooded jets at the subzero numbers of Reynolds. Pis’ma v ZhTF. 2013, vol 39, Issue 9, pp. 34–40. (In Russ.).Шатихина Т.А. Гидрогазодинамика: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Ростовский государственный университет путей сообщения, 2009. – 191 с.Shatikhina T.A. Gidrogazodinamika [Hydraulic gas dynamics]. Rostov-on-Don: RGUPS, 2009, 191 p. (In Russ.).Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов). – М.: Машиностроение, 1983. – 351 с.Idel’chik I.E. Aerogidrodinamika tekhnologicheskikh apparatov. (Podvod, otvod i raspredelenie potoka po secheniyu apparatov) [Aerohydrodynamics of technological devices (Supply, transfer and distribution of jet along the sections of devices)]. Moscow: Mashinostroenie, 1983, 351 p. (In Russ.).Vdovin K.N., Larina T.P., Yachikov I.M., Pozin A.E. Simulation of slab solidifi cation in the mold of a continuous-casting machine // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No 2. P. 105 – 108.Vdovin K.N., Larina T.P., Yachikov I.M., Pozin A.E. Simulation of slab solidifi cation in the mold of a continuous-casting machine. Steel in Translation. 2011, vol. 41, no. 2, pp. 105–108.Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет / Под общ. ред. Г.А. Шалаева. – Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы – «Марат», 2003. – 320 с.Mashiny nepreryvnogo lit’ya zagotovok. Teoriya i raschet [CCM. Theory and calculation]. Shalaev G.A. ed. Ekaterinburg: Ural’skii tsentr PR i reklamy “Marat”, 2003, 320 p. (In Russ.).Кабаков З.К., Сухарев Р.В., Габелая Д.И. Моделирование тепловых процессов в системе «кристаллизатор-слиток» // Металлург. 2007. № 3. С. 58 – 60.Kabakov Z.K., Sukharev R.V., Gabelaya D.I. Modeling thermal processes in the mold-ingot system. Metallurgist. 2007, vol. 51, no. 3, pp. 159–164.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.