Режим охлаждения стали при непрерывном литье играет большую роль в процессе формирования структуры материала и, следовательно, определяет эксплуатационные свойства получаемого слитка, его качественные характеристики.

Наиболее протяжённой частью технологической линии МНЛЗ, обеспечивающей формирование слитка, является зона вторичного охлаждения (ЗВО). Определение влияния такого интегрального параметра, интенсивности режима охлаждения, как удельный расход воды в ЗВО, на протяжённость жидкой фазы, время полной кристаллизации слитка и на температуру поверхности слитка на выходе из ЗВО позволяет оценить используемый режим в свете рекомендаций по тепловому состоянию металла для снижения вероятности образования и развития дефектов.

Для определения температурных полей, тепловых потоков, а также влияния тепловых эффектов химических реакций и фазовых переходов на эволюцию теплового состояния системы часто используют решение дифференциального уравнения теплопроводности, учитывающего особенности рассматриваемых процессов. Компьютеризация исследований привела к широкому распространению численных методов решения таких уравнений.

Для моделирования кристаллизации стального слитка использовали основные положения теории двухфазной зоны Борисова В.Т., а также варианты их реализации, предложенные в работах Самойловича Ю.А. [1,2].

Исследовали изменение теплового состояния непрерывнолитого сляба толщиной 250 мм при его формировании на МНЛЗ со скоростью вытягивания слитка 0,8 м/мин. Координаты концов секций ЗВО приведены в Табл.1.

Таблица 1 

Номер секции
Подбой	1	2	3	4	5
1,33 м	2,53 м	3,95 м	6,22 м	10,06 м	13,9 м

 

Значения расходов воды в секциях ЗВО варьировали в соответствии с изменением удельного расхода воды для скорости разливки 0,8 м/мин (Табл.2).

Таблица 2 

Плотность орошения в секциях ЗВО (м3/(ч*м2))

Номер секции
Подбой	1	2	3	4	5
1,35	2,57	1,85	1,90	1,85	0,90
2,79	5,13	3,70	3,79	3,69	1,79
4,19	7,70	5,55	5,69	5,54	2,69
5,58	10,26	7,40	7,58	7,38	3,58
6,98	12,83	9,25	9,48	9,23	4,48
8,37	15,39	11,10	11,37	11,07	5,37
9,77	17,96	12,95	13,27	12,92	6,27

 

Результаты расчетов показали, что при изменении удельного расхода воды в 5 раз время затвердевания слитка уменьшается на 26,6 % (Рисунок 1), как и протяженность жидкой фазы (Рисунок 2).


Анализ полученных результатов позволил оценить зависимость основных параметров формирования непрерывнолитого слитка от удельного расхода воды в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ. Установлено, что значительное варьирование удельного расхода воды при его увеличении все же позволяет не выходить за рекомендуемые пределы снижения температуры поверхности  металла в ЗВО (Т>800 oC). Однако при  этом необходимо учитывать значительное влияние на формирование слитка изменения протяженности жидкой фазы с соответствующим изменением термомеханического состояния слитка в конце ЗВО. Полученная информация может быть использована при предварительном проектировании режимов мягкого обжатия слитка.

 

Список литературы

1.     Борисов В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. - М.: Металлургия, 1987. - 224 с.

2.     Журавлёв В.А., Китаев Е.М. Теплофизика формирования непрерывного слитка. - М.: Металлургия, 1974. - 216 с.

3.     Самойлович Ю.А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации слитка – М.: Металлургия, 1988. - 182 с.

4.     Урбанович  Л.И.,  Горяинов   В.А.,  Севостьянов   В.В.,  Боев  Ю.Г.  Экспериментальное  исследование гидродинамики и теплообмена при форсуночном охлаждении непрерывнолитого слитка // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1980. №9. – С.145–148.