Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ РАСПЛАВА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ И КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-5-374-380

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

А. А. Шипельников
Липецкий государственный технический университет
Россия

к.т.н., доцент кафедры «Металлургические технологии»

398600, Липецк, ул. Московская, 30


А. Н. Роготовский
Липецкий государственный технический университет
Россия

к.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Металлургические технологии»

398600, Липецк, ул. Московская, 30



Н. А. Бобылева
Липецкий государственный технический университет
Россия

учебный мастер кафедры «Металлургические технологии»

398600, Липецк, ул. Московская, 30



С. В. Скаков
Липецкий государственный технический университет
Россия

старший преподаватель кафедры «Металлургические технологии»

398600, Липецк, ул. Московская, 30



Список литературы

1. Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Верзилов А.П. Совершенствование методов моделирования и оптимизация параметров систем дозирования стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ // Науч. тр. Донецкого национального технического университета. Серия металлургия. 2011. Вып. 13 (194). С. 40 – 47.

2. Tathagata Bhattacharya, Andrew J. Brown, Christopher M. Muller etс. Development of next-generation impact pads for producing ultraclean steel using mathematical models and plant trials // AISTech 2016 Proceedings. Р. 1547 – 1572.

3. Украинская ассоциация сталеплавильщиков. [Электронный ресурс]. URL: http://uas.su/books/mnlz/mnlz.php (дата обращения: 30.10.2015 г.)

4. Винс О., Мосснер В., Раффершайд М. и др. Повышение качества разливки путем использования оптимизированного погружного стакана // Черные металлы. 2012. № 8. С. 44 – 50.

5. Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Верзилов А.П. и др. Моделирование процессов поведения жидкой стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ // Процессы литья. 2010. № 5. С. 40 – 47

6. Solhed H., Jonsson L., Jönsson P. Modelling of the steel/slag interface in a continuous casting tundish // Steel Research Internatio nal. 2008. Vol. 79. No. 5. Р. 348 – 357.

7. Zhanga T., Luoa Z.G., Liub C.L. etc. A mathematical model conside ring the interaction of bubbles in continuous casting mold of steel // Powder Technology. 2015. Vol. 273. Р. 154 – 164.

8. Liua Z.Q., Qia F.S., Lia B.K., Cheungb S.C.P. Modeling of bubble behaviors and size distribution in a slab continuous casting mold // International Journal of Multiphase Flow. 2016. Vol. 79. Р. 190 – 201.

9. Ramirez Lopez P. E., Pooria Nazem Jalali, Björkvall J. etc. Recent developments of a numerical model for continuous casting of steel: model theory, setup and comparison to physical modelling with liquid metal // ISIJ International. 2014. Vol. 54. No. 2. Р. 342 – 350.

10. Sen A., Prasad B., Sahu J.K., Tiwari J.N. Designing of sub-entry nozzle for casting defect-free steel // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2015. No. 75. P. 1 – 6.

11. Bielnicki M., Jowsa J., Cwudzinski A. Multiphase numerical model of molten steel and slag behavior in the continuous casting mould // Archives of Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 60. No. 1. P. 257 – 262.

12. Wu D.F., Cheng S.S. Effect of SEN design on surface fluctuation and solidifying shell in slab mold and its optimization // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2008. Vol. 21, No.10. P. 341 – 350.

13. Zhang L., Yang S., Cai K. etc. Investigation of fluid flow and steel clean liness in the continuous casting strand // Metallurgical and Materials Transactions B. 2007. Vol. 38b. P. 63 – 68.

14. Meijie Z., Huazhi G., Ao H. etc. Numerical simulation and in dustrial practice of inclusion removal from molten steel by gas bottomblowing in continuous casting tundish // Journal of Mining and Metallurgy Section B Metallurgy. 2011. Vol. 47. No. 2. P. 137 – 147.

15. Шипельников А.А., Роготовский А.Н., Бобылева Н.А., Скаков С.В. Моделирование истечения расплава из погружных стаканов с учетом различной конфигурации донной части и вертикального участка МНЛЗ // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 7. С. 3 – 7.

16. Arcos-Gutierrez H., Barreto J. de J., Garcia-Hernandez S. etc. Mathematical analysis of inclusion removal from liquid steel by gas bubbling in a casting tundish // Journal of Applied Mathematics. 2012. Vol. 2012. P. 1 – 16.

17. Глебов В.П., Кононыхин Г.Н. Опробование погружаемых стаканов опытной конструкции на МНЛЗ в ОАО «НЛМК» // Современная металлургия начала нового тысячелетия: Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. 17 – 21 декабря 2014 г. Часть 1. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. С. 143 – 146.

18. Смирнов А.Н., Ефимова В.Г., Кравченко А.В. Исследование условий всплытия неметаллических включений при продувке аргоном жидкой ванны промежуточного ковша МНЛЗ. Сообщение 2 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 1. С. 19 – 25.

19. Шипельников А.А., Роготовский А.Н., Бобылева Н.А. и др. Исследование и моделирование процесса непрерывной разливки стали с помощью современных CAE-i-CAD-систем // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2016. № 1. С. 38 – 45.

20. Бобылева Н.А., Шипельников А.А., Роготовский А.Н. и др. Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали // Современная металлургия нового тысячелетия: Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. 8 – 11 декабря 2015 г. Часть 2. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2015. С. 208 – 215.

21. Роготовский А.Н., Володин И.М., Шипельников А.А. и др. Исследование взаимосвязи температуры со скоростью движения расплава на различных сечениях погружных стаканов в слябовом кристаллизаторе // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 10. С. 3 – 7.

22. Yokoya S., Takagi S., Ootani S., etc. Swirling flow effect in submerged entry nozzle on bulk flow in high throughput slab continuous casting mold // The Iron and Steel Institute of Japan International. 2001. Vol. 4. No. 10. P. 1208 – 1214.

23. Jowsa J. Bielnicki M., Cwudziński A. Numerical modelling of metal/flux interface in a continuous casting mould // Archives of Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 60. No. 4. P. 2905 – 2912.

24. Гущин В.Н., Ульянов В.А. Исследование влияния внешних воздействий на развитие двухфазной зоны стальных заготовок // Тр. НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 1(103). С. 200 – 204.

25. Бажуков Д.О., Тутарова В.Д., Сафонов Д.С. Математическое моделирование теплового состояния непрерывнолитой слябовой заготовки с учетом конструкционных особенностей МНЛЗ // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 1. С. 3 – 5.


Для цитирования:


Шипельников А.А., Роготовский А.Н., Бобылева Н.А., Скаков С.В. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ РАСПЛАВА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ И КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(5):374-380. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-5-374-380

For citation:


Shipel’nikov A.A., Rogotovskii A.N., Bobyleva N.A., Skakov S.V. CURRENT PROBLEMS AND PERSPECTIVES OF COMPUTER SIMULATION OF CONTINUOUS STEEL CASTING. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(5):374-380. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-5-374-380

Просмотров: 65


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)