[слайд 1]
Вашему вниманию представлена работа на тему: РАЗВИТИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА И СОЗДАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ системы сталеразливочный ковш — промежуточный ковш – кристаллизатор СОРТОВОЙ МНЛЗ.
[слайд 2]
Создание и модернизация элементов сортовых МНЛЗ — важная задача современной металлургической промышленности, решение которой обеспечивает повышение производительности и качества выпускаемой продукции.
[слайд 3]
МНЛЗ представляют собой сложный металлургический агрегат, принцип действия которого, заключается в следующем:
Жидкая сталь с требуемыми температурными и химическими параметрами в СК, поступает на МНЛЗ. СК устанавливается на откатной стенд СК, стенд с СК переезжает в позицию разливки над ПК.
Из СК, через огнеупорные элементы жидкая сталь попадает в ПК, где распределившись по всему объему через его сталевыпускные отверстия, поступает в кристаллизатор где принимает свою первоначальную форму непрерывнолитой заготовки. Затем происходит охлаждение заготовки в ЗВО.
Детали, узлы и элементы сортовых МНЛЗ, в которых происходит распределение потоков жидкой стали объединены в единую систему сталеразливочный ковш — промежуточный ковш — кристаллизатор (СПК).
[слайд 4]
Процесс движения потоков жидкой стали, не достаточно широко рассмотрен это приводит к затруднению при решении конкретных задач, направленных на улучшение качества непрерывно-литой заготовки. Выходом из создавшегося положения может быть создание математических моделей поведения потоков стали в агрегатах МНЛЗ
Известны работы Закели, Вдовина, Точилкина по математическому моделированию распределения потоков стали в ПК, основанные на диф. уравнениях навье-стокса и теплового баланса, развитие которых позволит получать решения направленные на развитие методов расчета при конструировании новых элементов.
[слайд 5]
- сформулирована цель и задачи исследования:
Целью работы является: развитие методик расчета и создание на их основе усовершенствованных конструкций кристаллизатора и сопутствующих элементов системы сталеразливочный ковш — промежуточный ковш – кристаллизатор сортовой МНЛЗ для улучшения качества сортовой непрерывно-литой заготовки.
Для достижения поставленной цели в поэтапно решаются задачи:
1. Разработать математическую модель процесса прохождения стали в системе сталеразливочный ковш — промежуточный ковш — кристаллизатор сортовой МНЛЗ, для определения проблемных мест этой системы и путей их решений.
2. Развить методику расчета гильз кристаллизатора на основе математической модели процесса прохождения стали в системе СПК и создать на её основе конструкции гильз кристаллизаторов сортовых МНЛЗ, с новыми геометрическими параметрами, для обеспечения стабильности процесса непрерывной разливки стали.
3. Развить методику расчета на основе математической модели процесса прохождения стали в системе СПК и создания элементов системы СПК, основанных на исключении проникновения воздуха в соединения элементов, выполненных из огнеупорных материалов, и по требуемым осевым отклонениям потока жидкой стали в подсистеме ПК-кристаллизатор от 0..5 мм.
4. Провести опытно-промышленные опробования созданных конструкций кристаллизатора сортовой МНЛЗ и сопутствующих элементов системы СПК для оценки эффективности их работы и внедрения в производство.
[слайд 6]
Проведено математическое моделирование процесса прохождения стали в системе СПК
Для этого приняты допущения при анализе, заданы геометрические параметры элементов и начальные условия. При решении систем дифференциальных уравнений заданы граничные условия.
[слайд 7]
Получен результат моделирования в виде полей скоростей распределения потоков жидкой стали представленный на рисунке.
По результату определено, что скорости потоков стали в системе неоднородны.
Для определения проблемных мест рассмотрены максимальные поля скоростей системы СПК для решения, которых система условно разделена на 3 подсистемы:
1 подсистема Кр, в которой создаются условия высоких центральных скоростей и нулевых скоростей на границах стенок гильз кристаллизатора, что негативно сказывается на распределении тепла по их периметру.
2 подсистема СК-ПК с наличием высоких скоростей на входе стали в ПК, что приводит к инжекции воздуха в стыках защитных элементов.
3 подсистема ПК-Кр с высокими скоростями на границе подсистемы, что при осевом смещении приводит к образованию газового зазора в угловых частях гильз.
[слайд 8]
Для рассмотрения подсистемы кристаллизатор, по полученным полям скоростей и температур при моделировании процесса прохождения потоков стали в системе СПК, построена модель, позволяющая определять распределение тепла по периметру гильз кристаллизаторов с различными формами угловых зон.
По которой определено, что более сбалансированное распределение тепла по своему периметру, имеет гильза с внутренним углом, выполненным в виде фаски, в сравнении с гильзой с внутренним углом, выполненным в виде радиуса.
[слайд 9]
разработан алгоритм, позволяющий последовательно выполнять условия задач, направленные на определение формы внутреннего угла гильзы кристаллизатора.
[слайд 10]
Путем геометрических построений, удалось определить размер фаски внутреннего профиля гильз, для исключения несоответствий перечисленных выше.
[слайд 11]
Исследовано свыше 6717 темплетов заготовок, для определения основного дефекта:
— при различных типах разливки открытой / закрытой струями;
— при различных расположениях сталевыпускных отверстий ПК.
выявлено, что основным является – ромбичность, или разность диагоналей заготовки.
[слайд 12]
Получен график распределения дефекта ромбичность, в зависимости от химического состава разливаемых сталей. 
выявлено что стали группы Е и З с максимальной Тликв, имеют меньшее значение ромбичности.
[слайд 13]
Выведена зависимость влияния температур ликвидус в угловых зонах гильз кристаллизатора, при различном химическом составе сталей на величину образования дефекта ромбичность. Максимальное значение , имеют группы Е, З.
, величина дефекта ромбичность — 
, величина дефекта ромбичность —
, (2)
где — допустимая величина дефекта ромбичность для разливки стали закрытой струей.
Определено, что при увеличении температуры ликвидус, снижением теплопроводности, изменением внутреннего профиля (величины и формы) в угловых зонах гильз кристаллизаторов возможно уменьшение величины ромбичности.
(т.к. мы не можем разливать на макс Тликв-это приведет к увеличению аварийности вероятности возникновения прорывом, Тликв необходимо увеличить только в угловых зонах, путем уменьшения теплопроводности).
[слайд 14]
По найденному размеру фаски и результату математического моделирования, получена конструкция гильзы кристаллизатора
- с улучшенным внутренним профилем
конструкция защищена патентом.
[слайд 15]
При применении гильз с различными внутренними профилями были получены сортовые заготовки:
— с радиальной формой угла;
— с усеченной формой угла.
[слайд 16]
Для решения третьей задачи диссертации разработан алгоритм, позволяющий поэтапно выполнять условия этой задачи для двух подсистем
— подсистема СК-ПК;
— подсистема ПК-кристаллизатор.
Рассмотрена подсистема СК-ПК имеющая 3 зоны взаимодействия жидкой стали с воздухом: в зонах 00 и 22, взаимодействие жидкой стали с воздухом не происходит.
В зоне 11, происходит подсос воздуха и насыщение стали азотом.
До моего исследования применялись вставки представленные на рисунке.
Не эффективность которых, обуславливалась проникновением азота в сталь свыше 0,001%, что снижало её качество.
[слайд 17]
Разработана новая конструкция вставки с буртом из пластичного огнеупора.
Конструкция вставки защищена патентом на полезную модель.
[слайд 18] Применение новой конструкции вставки позволило снизить себестоимость стали на 7,74 руб./т.
Для определения правильности формы вставок, провели исследования вставок с различной величиной бурта и выбрали лучший размер для внедрения в производство.
[слайд 19]
Проведено исследование свыше 100 отработанных промежуточных ковшей по результатам которых было установлено, что при фактическом межосевом расстоянии составляющем
- 1255 и более мм, возникает эрозия стаканов-коллекторов и погружаемых стаканов, которая приводит к преждевременному прекращению разливки стали.
[слайд 20]
Для исключения осевых отклонений, разработана конструкция устройства для снижения осевых отклонений потока стали промежуточного ковша.
Конструкция защищена патентом на полезную модель № 122318.
[слайд 21]
- Применение гильз кристаллизатора с улучшенной внутренней геометрией, позволило улучшить условия тепло- и массопереноса.
Это подтверждено различными цветами побежалости на наружной поверхности гильзы кристаллизатора.
[слайд 22]
Улучшено качество непрерывно-литой заготовки на 0,51%, за счет снижения баллов по дефектам представленных на гистограммах.
[слайд 23]
Улучшение качества можно наблюдать на образцах темлетов заготовок.
- [слайд 24]
- [слайд 25]
[слайд 26]
по проведенным в диссертации исследованиям получены выводы представленные в заключении
- [слайд 27] Доклад окончен
- Суммируя вышесказанное, следует отметить, что научная новизна заключается в следующем:
- 1. Развита методика позволяющая определять геометрические параметры внутренних углов гильз кристаллизаторов сортовых МНЛЗ, выполненных в виде фаски, способствующих снижению длины контакта жидкой стали с углами и стенками гильзы, что обеспечило снижение дефекта ромбичность.
- 2. Дополнена методика, позволяющая проектировать конструкции из пластичных огнеупоров и конкретных его размеров, которые обеспечивают защиту струи жидкой стали от воздуха и получение остаточного содержания азота ниже 0,0005%.
- 3. Экспериментально определена величина отклонения от 0 до 5 мм., осей сталеразливочных отверстий промежуточного ковша, относительно технологических осей МНЛЗ соблюдение которой, увеличивает серийность ПК.
