РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫМ СЛИТКОМ И ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
Описывается энергосберегающая технология, позволяющая повысить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов при непрерывной разливке стали. Предлагается использовать теплоту расплава непрерывнолитого слитка, что позволит уменьшить или исключить его нагрев перед прокаткой. Для этого разработана математическая модель рационального охлаждения непрерывнолитого слитка в машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с применением теплоизолирования в зоне воздушного охлаждения. Описываются материалы теплоизолирующего устройства и его конструктивное применение в технологической схеме МНЛЗ.
Для расчета теплообмена между слитком и теплоизоляционным устройством совместно решены задачи охлаждения слитка и разогрева теплоизоляционной конструкции. Составлен тепловой баланс зоны теплоизолирования. Проанализировано взаимодействие тепловых потоков между слитком и теплоизолирующим устройством с помощью математического моделирования.
По результатам моделирования можно сделать вывод о том, что при использовании зоны теплоизолирования затвердевание слитка происходит при скоростях до 1,3 м/мин. При более высоких скоростях вытягивания для полного затвердевания слитка перед порезкой необходимо увеличить интенсивность охлаждения в зоне вторичного охлаждения (ЗВО). Среднемассовая температура возрастает на 160–260 °С. По полученным данным можно сделать вывод: при использовании теплоизоляции происходит термостатирование слитка, разность температур между поверхностью и центром уменьшается на 100–220 °С по сравнению с воздушным охлаждением, т. е. экономия теплоты составляет около 30 %.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Yoshida Katsuma, Kimura Tomohiko, Watanabe Tadao, Akai Yoshihiro. Improvement of Continuous Casting Technology for Direct Charging Process at Kastima No. 3 Caster. 70th Steelmak. Conf. Proc. Vol. 70: Pittsburgh Meet., Marth 29 – Apr. 1, 1987. Warrendale, Pa, 1987, pp. 231–235.
Kouano Takayuki, Terada Osamu, Ushida Shigetaka, Ishikawa Hazaru. Operation of the speed slab caster for hot direct rolling. 5th Ins. Iron and Steel Congr.: Proc. 69th Steelmak. Conf. Vol. 69: Washington Meet. Apr. 6–9, 1986. Warrendale, Pa, 1986, pp. 576–577.
Iso Hei-Ichiro, Narita Susumu, Honda Michiyasu, Isogami Katsuyuki. Progress on CC-DR Process (Direct Linked Process of Continuous Casting and Rolling Mill) at Sakai Works. 5th Ins. Iron and Steel Congr.: Proc. 69th Steelmak. Conf. Vol. 69: Washington Meet. Apr. 6–9, 1986. Warrendale, Pa, 1986, pp. 449–456.
Advanced CC-DR Process Goes Operation at Yawata Works. Nippon Steel News, 1988, no. 206, p. 1.
Miki Hiromitsu; Shinwa Tekku k.k. Method of Heat Insulation of Hot Steel Slabs. Patent Japan no. 62-207545, 11.09.1987.
Krasnov B.I. Optimal’noye upravleniye rezhimami nepreryvnoy razlivki stali [Optimal Control of Continuous Casting Modes]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1975. 312 p.
Devyatov D.Kh. [Optimal Control of Heat Treatment of Massive Bodies in the Presence of Phase Transformations]. Problems of Crystallization of Alloys and Computer Modeling: Theses of the All-Union Scientific and Technical Conference. Izhevsk, 1990, pp. 72–73. (in Russ.)
Berzin' V.A., Zhelvakov V.N., Klyavin' Ya.Ya. et al. Optimizatsiya rezhimov zatverdevaniya nepreryvnogo slitka [Optimization of Solidification Modes for Continuous Ingots]. Riga, Zinatne Publ., 1977, 148 p.
Sobolev V.V., Trefilov P.M. Optimizatsiya teplovykh rezhimov zatverdevaniya rasplavov [Optimization of Thermal Conditions of Solidification of Melts]. Krasnoyarsk, Publishing House of Krasnoyarsk University, 1986. 154 p.
Naonori Moritama, Mayumi Okimori, Eiji Ikezaki, Katsuyuki Isogami. Production Techniques of High Temperature CC Slabs for Remote Direct Rolling. Tetsu-to-Hagane, J. Iron and Steel, Inst., Jap., 1988, vol. 74, iss. 7, pp. 1227–1234. DOI: 10.2355/tetsutohagane1955.74.7_1227
Direct Rolling Process at Nippon Steel k.k. 33 Metal Producing, 1988, vol. 26, no. 4, p. 15.
Emel’yanov V.A. Teplovaya rabota mashin nepreryvnogo lit’ya zagotovok: ucheb. posobiye dlya vuzov [Thermal Performance of Continuous Casters]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1988. 143 p.
Zhang Yin, Cao Liguo, He Youduo, Li Shigi, Shen Yishen. Flow and Temperature Fields in Slab Continuous Casting Molds. J. Univ. Sci. and Technol. Beijing. 2000, vol. 7, no. 2, pp. 103–106.
Samoylovich Yu.A., Krulevetskiy S.L., Goryainov V.A., Kabakov Z.K. Teplovyye protsessy pri nepreryvnom lit’ye stali [Thermal Processes in the Continuous Casting of Steel]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1982. –152 р.
Samoylovich Yu.A. et al. Stal’noy slitok. T. 2: Zatverdevaniye i okhlazhdeniye. [Steel bar. Vol. 2. Solidification and Cooling]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2000. 637 p.
Samoylovich Yu.A., Timoshpol’skiy V.I., Steblov A.B., Nesvet V.V. [Experimental Studies of the Processes of Solidification and Heating of Large Industrial Ingots]. Casting and Metallurgy, 2001, no. 4, pp. 103–109. (in Russ.)
Salganik V.M., Demidenko L.L. [Modeling of the Temperature Field during the Continuous Casting of Steel Ingots with Angled Bevels]. Manufacture of Rolled Metal Products, 2012, no. 5, pp. 22–26. (in Russ.)
Samoylovich Yu.A. Mikrokomp’yuter v reshenii zadach kristallizatsii slitka [Microcomputer in Solving Problems of Ingot Crystallization]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1988. 182 р.
Brovman M.Ya. Nepreryvnaya razlivka metallov [Continuous Casting of Metals]. Moscow, Ekomet Publ., 2007. 484 p.
Demidenko L.L. [Mathematical Modeling of the Cooling Process of Continuous Cast Ingots]. Electrotechnical Systems and Complexes, 2004, no. 8, pp. 183–185. (in Russ.)
Demidenko L.L. Simulation of Power Efficient Cooling Technology for Continuously Cast Bars. Solid State Phenomena, 2017, vol. 265, pp. 1086–1091. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.265.1086
Kats S.K. Vysokotemperaturnyye teploizolyatsionnyye materialy [High-Temperature Heat Insulating Materials]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1981. 232 p.
Demidenko L.L. Simulation of the Cooling Process of the Continuously Cast Bar with Heat Insulation. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2017, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076481
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met180213
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
