Формирование температурных полей и термических напряжений в процессе затвердевания цилиндрических непрерывнолитых стальных заготовок

Аннотация

В статье изложены результаты исследования влияния неоднородности граничных условий на интенсивность охлаждения металла в процессе непрерывной разливки цилиндрических заготовок из коррозионностойких марок сталей. Предполагается, что граничные условия неоднородны по периметру заготовки. В продольном направлении интенсивность охлаждения считается постоянной в рамках выделенного охлаждаемого сектора заготовки. В ходе исследований принималось наличие перетоков теплоты между секторами охлаждения. Приводится сравнительный анализ градиентов температур и возникающих термических напряжений в затвердевающей заготовке при различных интенсивностях охлаждения, реализуемых в зоне вторичного охлаждения. Значения термических напряжений сравниваются с предельно допустимыми для каждой марки стали с целью определения условий охлаждения, при которых термические напряжения не будут превышать допустимую величину. На основе полученных результатов делаются выводы о влиянии интенсивности охлаждения на возникновение наружных и внутренних дефектов в получаемых цилиндрических непрерывнолитых заготовках. Также делаются выводы о влиянии неоднородности граничных условий на формирование температурных полей в затвердевающей цилиндрической непрерывнолитой заготовке. Результаты проведенных исследований представляются в графическом виде и проводится их детальный анализ.

Для расчета температурных полей в затвердевающей заготовке использована специально разработанная математическая модель, в основе которой лежит уравнение нестационарной теплопроводности. Для расчета термических напряжений использованы известные методики, которые позволяют рассчитывать величины термических напряжений, возникающих между зонами охлаждения в затвердевающей заготовке.

Результаты исследований могут быть использованы для разработки рациональных режимов охлаждения, при которых не будет наблюдаться превышения допустимых термических напряжений. Это, как следствие, позволит уменьшить количество внутренних и наружных дефектов, возникающих в затвердевающей непрерывнолитой заготовке.