ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАПОЛНЕНИЯ МЕТАЛЛОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРА С ОТРАЖАТЕЛЕМ УНРС

Течение жидкого расплава в кристаллизаторе установки непрерывной разливки стали (УНРС) до сих пор является малоизученным  процессом. Настоящая работа является продолжением работ, в которых с использованием уравнений гидродинамики и математической  физики, апробированного численного метода показана возможность теоретического исследования кинетики движения и тепловых потоков  жидкого металла в кристаллизаторе при его разливке традиционным способом. С использованием известной методики расчета можно  рассчитать потоки движений жидкого металла и их температуры в кристаллизаторе и при других способах подвода металла, включая  предлагаемый, и сравнить полученные результаты. Поставлена и решена трехмерная задача определения полей скоростей и температур  в  металле, подводимом в кристаллизатор УНРС из погружного стакана на отражатель круглого поперечного сечения. При этом используется методика расчета: система определяющих уравнений, численный метод, численная схема, алгоритм решения задачи. В расчетах  пренебрегали нарастающей на гранях кристаллизатора корочкой затвердевшего металла. Для объективного анализа результатов решения  задачи по традиционному и предложенному способам взяты одни и те же теоретические (скорость вытягивания из кристаллизатора) и геометрические параметры кристаллизатора прямоугольного сечения. По описанному в настоящей работе альтернативному способу подвода  жидкого металла в кристаллизатор прямоугольного сечения зарегистрирована заявка (№ 2018108974/02(013808)) и получено положительное решение на выдачу патента на полезную модель. Приведены некоторые результаты численного решения задачи, а именно, схемы  потоков жидкого металла и их температуры по различным сечениям кристаллизатора.

численное моделирование,  кристаллизатор,  отражатель,  потоки расплава,  скорость течения,  температура расплава

1. Eastman C.M., Glaws P.C. Steel quality improvements with vertical continuous casting at faircrest steel plant // ASTM Special Technical Publication. 2017. Vol. STP 1600. P. 1 – 22.

2. Ho K., Pehlke R. Modelling of steel solidification using the general finite difference method // Warrendale. 1986. Vol. 6. P. 853 – 866.

3. Ozava M., Okano S., Matsuno J. Influence des contitions du jet de coulee sur la formation de la peau solidifiee eu lingotiere de brames de colee con-tinue // Tensu to Hagane. 1976. Vol. 62. No. 4. P. 86.

4. Larreq M., Sagues C., Wanin M. Vodele mathematique de la soli dification eu coulee continue tenant compte de la convection al`interface solide-liquide // Revue de metallurgie. 1978. Vol. 75. No. 6. P. 337 – 352.

5. Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В., Смирнов А.П., Производство стали. Т. 4. Непрерывная разливка металла. – М.: Теплотехник, 2008. – 528 с.

6. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. – М.: Металлургия, 1976. – 552 с.

7. Intern. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials. October 25-28, 1994. – Nagoya, Japan: ISIJ, 1994. – 580 p.

8. Одиноков В.И., Дмитриев В.А., Евстигнеев А.И. Численное моделирование процесса заполнения металлом кристаллизатора УНРС // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 6. С. 493 – 499.

9. Разработка нового способа разливки слябовых заготовок на МЛНЗ / В.В. Стулов, В.А. Матысик, Т.В. Новиков, С.В. Щербаков, И.В. Чистяков, А.П. Плотников. – Владивосток: Дальнаука, 2008. – 156 с.

10. Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И. Математическое моделирование процесса течения металла в кристаллизаторе при его подаче из погружного стакана с эксцентричными отверстиями // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 8. C. 606 – 612.

11. Dauby P., Kunstreich S. Application of micro-refrigerators as the active element on the crystallization of metall // ISS Tech. 2003. P. 491 – 504.

12. Wolf M. Application of micro-refrigerators // Iron and Steel Intern. 1995. No. 9. P. 36 – 37.

13. Kohn A., Morillon Y. Etnde mathematique de la solidification des lingots en acier midur // Revue de Metallurgie. 1966. Vol. 63. No. 10. P. 779 – 790.

14. Mizikar E. Mathematical heat transfer model for solidification of con- tinuons cast steel slabs // Trans. of the Metallurgical Society of AIME. 1967. Vol. 239. No. 11. P. 1747.

15. Szekely J., Stanek V. On heat transfer and liquid mixing in the continuous casting of steel // Metallurgical Transactions. 1970. Vol. 1. No. 1. P. 119 – 126.

16. Кабаков З.К., Килимник И.А., Самойлович Ю.А. Математическое моделирование тепловых процессов в затвердевающем слитке при перемешивании жидкой сердцевины // Изв. вуз. Черная металлургия. 1989. № 2. С. 115 – 119.

17. Соболев В.В., Трефилов П.М. Оптимизация тепловых режимов затвердевания расплава. – Красноярск: изд. КГУ, 1986. – 152 с.

18. Калугин Ю.А., Сорокин С.В. Исследование теплообмена в каналах охлаждения кристаллизатора МНЛЗ. – Вологда: изд. ВПИ, 1987. – 25 с.

19. Самойлович Ю.А., Седяко Д.Г., Малевич Ю.А. Определение оптимальных режимов охлаждения заготовок при непрерывном литье // Изв. вуз. Черная металлургия. 1989. № 8. С. 103 – 106.

20. Нисковских В.М. Создание высокопроизводительных слябовых МНЛЗ / Автореферат дисс. … канд. техн. наук: Свердловск, 1981. – 18 с.

21. Drazin P.G., Riley N. The Navier-Stokes equations: a classification of flows and exact solutions. London Mathematical Society Lecture Note Series. Vol. 334. – Cambridge University Press, 2006. – 206 p.