автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование тепломассообмена при разливке стали в изложницы с применением растворимых холодильников и разработка методики их теплового расчета

На правах рукописи

Кошелев Виктор Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ В ИЗЛОЖНИЦЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРИМЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИХ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец 2003

Работа выполнена в Череповецком государственном университете Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАЕ Кабаков Зотей Константинович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор, заслуженный химик РФ Аншелес Валерий Рудольфович

- кандидат технических наук, профессор

Запатрина Наталия Владимировна

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (ВНИИМТ) г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится « 26 » декабря 2003 г. в Ы часов на заседании диссертационного совета Д.212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600, г. Череповец Вологодской обл., пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан « 24 » ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

Никонова Е.Л.

А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

3

Актуальность работы.

В последние годы наблюдается значительный рост требований, предъявляемых современной техникой к качеству слитков, отливаемых в изложницы и стальных изделий в целом, в связи с чем одной из главных практических задач является совершенствование технологического процесса разливки стали в изложницы, его оптимизация с целью получения более качественного продукта.

Наиболее часто при разливке стали в изложницы возникают следующие виды дефектов слитка, как правило, связанные с неправильным выбором температуры и скорости разливки: продольные и поперечные трещины, глубокая усадочная раковина, химическая и физическая неоднородность, спаи и др.

Качество слитков, отливаемых в изложницы в условиях фасонно-литейного цеха (ФЛЦ) ООО «ССМ - Тяжмаш», по ряду дефектов является нестабильным. Наиболее часто встречаются следующие дефекты: спаи, глубокая усадочная раковина и физическая неоднородность. В связи с повышением требований, предъявляемых к качеству слитков, возникает необходимость в оптимизации имеющихся технологических режимов разливки стали и применении новых способов воздействия на затвердевающий металл с целью повышения эффективности металлургического производства.

Развитие новых направлений в теории металлургических процессов и создание на их базе эффективных технологий тесно связаны, прежде всего, с интенсификацией процессов теплообмена и массопереноса в затвердевающем металле.

Известно множество способов улучшения качества слитков и увеличения выхода годного, значительного же улучшения указанных параметров можно добиться путем введения в затвердевающий металл растворимых холодильников,- Однако отсутствие-методик определения оптимальных параметров растворимого холодильника для конкретного слитка, в том числе с учетом стадии наполнения, не позволяет получать стабильных результатов. В этих условиях возникает необходимость в экспериментально-теоретическом изучении затвердевания и охлаждения слитка в изложнице и в разработке с этой целью расчетной методики.

Следует отметить, что экспериментальное изучение тепловых процессов формирования слитков, отливаемых в изложницы, сопряжено с большими трудностями. В этих условиях значительную роль играют теоретические исследования, в частности, метод математического моделирования с использованием современных ЭВМ. В связи с этим возникает потребность в совершенствовании имеющихся и разработке новых моделей тепловых процессов при затвердевании и охлаждении слитка, отливаемого в

изложнице.

Задачи работы.

В ходе выполнения работы поставлены следующие задачи:

1) Разработка математической модели тепломассообмена при наполнении жидкой сталью изложницы с растворимым холодильником и дальнейшем затвердевании и охлаждении слитка в изложнице.

2) Исследование закономерностей тепловых процессов при наполнении, затвердевании и охлаждения слитка в изложнице, в том числе с использованием растворимого холодильника.

3) Разработка инженерной методики определения основных параметров растворимого холодильника.

4) Экспериментальное опробование методики применения растворимых холодильников.

Методы исследований.

В работе использованы метод математического моделирования и промышленных экспериментальных исследований. В ходе выполнения работы разработана математическая модель тепловых процессов при наполнении жидкой сталью изложницы с растворимым холодильником и дальнейшем затвердевании и охлаждении слитка в изложнице, которая была протестирована и прошла проверку адекватности на основе сравнения результатов расчета с экспериментальными данными.

Научная новизна.

1) Разработана комплексная математическая модель тепломассообмена при наполнении жидкой сталью изложницы с растворимым холодильником и дальнейшем затвердевании и охлаждении слитка в изложнице. Разработан способ учета влияния гидродинамических явлений на тепловые процессы в слитке.

2) С помощью разработанной математической модели установлены закономерности тепловых процессов при:

- наполнении изложницы;

- плавлении растворимого холодильника;

- затвердевании слитка с растворимым холодильником.

3) Предложена методика учета теплоотдачи от металла на мениске к стенке изложницы при ее наполнении.

4) Разработаны инженерные методики определения основных параметров холодильников двух конструкций, в том числе с помощью математической модели. Применение данных методик позволяет определить оптимальные параметры холодильника для конкретного слитка с учетом перегрева жидкой стали и скорости наполнения изложницы.

Практическая ценность.

1) Разработана компьютерная программа, реализованная в среде программирования Turbo Pascal для операционных систем Windows 9Х/

? - 4 I î!

2000/МЕ/ХР, для расчета затвердевания и охлаждения слитка, отливаемого в изложнице при использовании растворимого холодильника, с учетом стадии наполнения.

2) Изложенная в диссертации методика определения параметров растворимого холодильника с использованием математической модели затвердевания и охлаждения слитка опробована для отливки слитков в условиях ФЛЦ ООО «ССМ - Тяжмаш».

3) Предложена новая конструкция растворимого холодильника, позволяющая осуществлять комплексное воздействие на затвердевающий металл (снижение перегрева, рафинирование всплывающими частицами жидкого шлака и перемешивание расплава в результате газовыделения). Разработана методика определения параметров такого холодильника.

Реализация работы.

1) По технологии применения растворимых холодильников новой конструкции оформлена и подана заявка на изобретение «Способ отливки слитков».

2) Результаты исследований переданы для реализации в ФЛЦ ООО «ССМ - Тяжмаш».

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на второй международной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, 2000 г.); на второй Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, 2000 г.); на научно-технической конференции «Северсталь - пути к совершенствованию» (Череповец, 2001 г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ в научных сборниках.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Общий объем работы 121 страница машинописного текста, включает в себя 33 рисунка, 33 таблицы и список литературы, состоящий из 109 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбора темы диссертации, описаны методы исследований, приведена характеристика структуры диссертации и показан вклад автора в работу.

В первой главе выполнен литературный обзор, в котором проанализированы теоретические и экспериментальные работы многих авторов по следующим вопросам:

1) Применение растворимых холодильников при разливке стали в изложницы.

2) Математическое моделирование затвердевания и охлаждения слитка при разливке стали в изложницы.

3) Особенности моделирования тепловых и гидродинамических явлений при затвердевании слитка в изложнице.

В результате анализа литературных данных по изложенным выше вопросам сделаны следующие выводы:

1) Представлено краткое описание разработанных в последнее время методов воздействия на кристаллизующийся металл, показаны преимущества разливки с использованием макрохолодильников и технологические варианты их применения. Указано, что отсутствие методик определения оптимальных технологических параметров холодильников для конкретного слитка не позволяет получать стабильных результатов и широко применять холодильники в промышленных условиях.

2) Обзор экспериментальных работ по применению макрохолодильников показал, что в большинстве известных работ отсутствует методика определения оптимальных параметров холодильника и повторяемость результатов от слитка к слитку, а полученные экспериментальные результаты не обобщены с расчетными и проведены в основном методом проб и ошибок. Одной из причин получения нестабильных результатов является недостаточная изученность теплофизических процессов при наполнении изложницы с использованием холодильника.

3) Показано, что в большинстве известных математических моделей, как правило, рассматривается процесс затвердевания и охлаждения слитка без учета стадии наполнения изложницы и возможности применения макрохолодильника. Указано, что многие модели достаточно полно отражают ограниченный круг явлений, поэтому, с появлением новых технологических приемов и возникающих проблем, требуют существенного усовершенствования. В большинстве известных моделей не учитывается теплообмен от мениска. Закономерности же теплообмена при наполнении изложницы с использованием растворимых холодильников вообще не изучались. Также отмечено, что не все модели прошли проверку адекватности на основе сравнения с известными экспериментальными данными.

4) Анализ литературных данных показал, что еще нет научно-обоснованной методики применения холодильников, а известные отдельные результаты экспериментальных и теоретических исследований невозможно использовать для других условий. В связи с этим возникает необходимость в создании такой методики.

На основе сформулированных выводов поставлены задачи исследования.

Во второй главе разработана математическая модель процесса наполнения изложницы, затвердевания и охлаждения слитка при использовании растворимого холодильника.

На рис. 1 представлена схема расчетных областей и их границ.

Рис. 1 Расчетные области и их границы: С - слиток; X - холодильник; И -изложница; П - поддон; Г] - радиус холодильника; г2 - радиус слитка; г3 -внутренний радиус изложницы; г4 - внешний радиус изложницы; г\ - высота поддона; Ъг • расстояние между холодильником и поддоном; г3 - высота холодильника. Границы расчетных областей: Г1 - поверхность торец слитка -окружающая среда; Г2 - боковая поверхность слитка; Г2- внутренняя поверхность изложницы; ГЗ - нижняя поверхность слитка; ГЗ - верхняя поверхность поддона; Г4 - ось слитка; Г5 - поверхность верхний торец изложницы - среда; Г6 - внешняя поверхность изложницы; Г7 - поверхность нижний торец изложницы - среда; Г8 - боковая поверхность поддона; Г9 -поверхность поддон-пол; Г10- ось поддона

гк Г4 Г1 Г2' Г5

г

Тепловые процессы в слитке

Модель включает уравнение теплопроводности, общее для жидкой, двухфазной и твердой зон, и учитывающее выделение теплоты кристаллизации в интервале температур ликвидус-солидус:

дТ 1 д(. дТЛ д(. дТЛ (П

где: 0 < ? < со; 0 < /• < л2; г, < г < + г}; с^ = коэффициент эффек-

тивной теплоемкости, задаваемый по известной формуле с учетом равновесной модели кристаллизации двухфазной зоны; р = р(Т)- плотность стали; Л1ф = Л^(Т)- коэффициент эффективной теплопроводности, учитывающий движение жидкой фазы внутри слитка; Т- температура; t - время; г2 - радиус слитка; 2{ - высота поддона; и = г2 + г3- высота слитка (см. рис. 1).

Коэффициент я в модели принят в следующем виде:

мр

Л(п Т < Т„-

Д(7+ ТН<Т<,ТЛ- (2)

'л 'я

К т>тл.

где: Л = Л(Т)- теплопроводность стали; Я„ = Л(Г„)- теплопроводность стали при 71; Т„ - температура, соответствующая границе проникновения конвективных потоков в двухфазную зону; Т„ - температура ликвидуса . Уравнение (1) интегрировано при следующих начальных условиях:

Т(г,г) =Тхв области С, = {(0 < г < г1)п,(г2 <2 < г3)}; Т(гл) =Тпв области С2 = {(О < г < /-2)гл(г, < г < г3)} —С?, и граничных условиях на:

Л : VЩ- = "»г,, (Тпг ~ Т< Д сс

где: лпс - теплопроводность стали слитка; _ суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией в среду; Т„>- - температура поверхности слитка; Та- - температура окружающей среды.

дТ _ / у дТ_ дТ

I I . лш. - а£ -у/II,- I шш), Л11С , - Л1Ш11 . '

<> дг дг

где: а _ суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и теплопроводностью через зазор; я - теплопроводность внутренней поверхности изложницы.

дТ и, ... , дТ , дТ

где: Тцод - температура поддона; аК[ - коэффициент теплоотдачи от слитка к поддону путем контакта; Лп -теплопроводность поддона.

Г4:Л

<7Г дг

= 0.

Гидродинамические явления в жидком ядре при моделировании затвердевания и охлаждении слитка учитываются в данной работе путем введения коэффициента теплопроводности Я, в формуле (2).

+ =4(1 + ^+0, (3)

где: Я и ХШк - коэффициенты теплопроводности в области действия струи и термоконвекции соответственно.

Коэффициент _ в зоне действия струи определяется по фор-

муле:

где: % - эмпирический коэффициент; Ке - критерий Рейнольдса.

Для определения коэффициента

в зоне термоконвекции

используем выражение:

кш = 0,18V/» Е-Рг ^ АТ/у2 ,

где: р - коэффициент температурного расширения жидкой стали; § - ускорение свободного падения; Рг - критерий Прандтля; £ - половина ширины жидкого ядра слитка; ДГ - разность между максимальной температурой в жидком ядре слитка (температурой оси) и температурой вы-ливаемости ; у - кинематическая вязкость жидкой стали.

При разработке математического описания процесс изменения положения мениска металла при наполнении изложницы учитывается уравнением:

Ги„ •/, 0</<^; (4)

К '>'„■

где: И - высота уровня металла в изложнице в момент времени /; имч -скорость заливки; /л„ - время заливки.

Теплопередача от металла на мениске на изложницу учитывается уравнением:

(5)

<7 им

■Г„

№

где: етт - степень черноты внутренней поверхности изложницы; Тм -средняя температура металла на мениске; х - расстояние от верха изложницы до мениска; й - внутренний диаметр изложницы.

На рис. 2 приведена схема теплопередачи от металла на мениске на поверхность изложницы.

Рис. 2 Схема теплопередачи от металла на мениске на поверхность изложницы: ц!1уч -удельный тепловой поток

Тепловые процессы в изложнице

Процесс теплопроводности в стенке изложницы (см. рис. 1) описан уравнением:

дТ 1 д( дТ\ д ( . Э7Л (6)

где: Г3 <г<г4; 0<(< оо;г, < г < г2 + г,; си = с„(г),р„ = р11(т\Л„ =Яи(т) -теплоемкость, плотность и теплопроводность материала изложницы соответственно; /*3 - внутренний радиус изложницы; г4 - внешний радиус изложницы.

Уравнение (6) интегрировано при следующем начальном условии: Т(г, г) = Тии в области = {(г3 5 г < (г, < г < г, I ::,)} и граничных условиях на: Г2 : Аналогично как на П.

Г5:Лтм- — &£Н1гх'\Гпин Тг,\

OZ

где: хпин - теплопроводность наружной поверхности изложницы; суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и естественной конвекцией от верхнего торца изложницы в среду; Тшщ - температура наружной поверхности изложницы.

ГЬ '■ ^uiiii ' ~jr~= ~az,' (т¡¡ни ~ i- )•

где: а _ суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и естественной конвекцией от наружной боковой поверхности изложницы в среду.

гт.лпин-^ = 0.

дг

Тепловые процессы в поддоне

Процесс теплопроводности в поддоне (см. рис. 1) описан уравнением:

571 О)

СП ' Рп ' " -, I "■//"'" а Г л а

al г or V or J dz\ oz

где: о < г < r2 ; 0 ^ / < œ; 0 < z < z, ; сп = сп(т), рп = рп(т), Лп = ЛП(Т) -теплоемкость, плотность и теплопроводность материала поддона соответственно.

Уравнение (7) интегрировано при следующем начальном условии: T(r, z) = Т"шщ в области С4 = {(О < г < гг )п (0 < z < z, )} и граничных условиях на: ГЪ : Аналогично как на ГЪ.

ГЪ-.Х,Г — = 0-

дг

Iх): Л/, • — = -ак ■ (7¡¡од-7почЬ се

где: а к - коэффициент теплоотдачи теплопроводностью от поддона к плите пола; Т„т- температура плиты пола.

=0-

г-О

Выполнено тестирование разработанной модели, проведено исследование сходимости конечно-разностной схемы решения и обоснован выбор количества узлов в расчетной области. Проведена проверка адекватности модели реальному объекту.

Л 0:ЛП— or

В третьей главе основное внимание уделено изучению затвердевания и охлаждения слитка в изложнице с учетом стадии наполнения с использованием и без использования растворимого холодильника.

Моделирование выполнено для наиболее часто отливаемых слитков в условиях ФЛЦ ООО «ССМ - Тяжмаш» массой 6,7 т из стали марок ст. 45 и 65Г (радиус слитка 0,37 м; толщина стенки изложницы 0,15 м; высота изложницы 1,9 м).

На первом этапе изучалась динамика снятия перегрева на стадии наполнения изложницы. На рис. 3 приведены результаты моделирования при следующих исходных данных: Ттн =150 "С; Т„ =150 °С; Т„ =1570 "С; и, = 0,2; 0,3; 0,4 м! мин

Рис. 3 Изменение температуры жидкого ядра слитка в зависимости от времени разливки при скорости разливки: 1- 0,4 м/мин; 2 - 0,3 м/мин; 3 - 0,2 м/мин

Анализируя вид кривых 1, 2 и 3 можно сделать вывод, что наибольшее снижение температуры произошло в течении первой минуты с момента начала разливки. Это объясняется соприкосновением первых порций металла с «холодными» изложницей и поддоном. При дальнейшей разливке непрерывно происходит поступление новых порций «горячего» металла, а также разогрев изложницы и поддона, поэтому снижение температуры стали заметно замедляется.

Далее изучались закономерности образования зазора, изменения температуры поверхности слитка, температуры внутренней и наружной поверхности изложницы и распределение температуры по сечению изложницы на стадии ее наполнения.

На рис. 4-8 приведены результаты моделирования при следующих исходных данных: Г,„„,=150"С; Г„=150°С; 7;,=1570оС; илп=0,4 м/мин

1з, мм

2 1,5 1 ---^ 1 ____1 1 ^ 1 N>1 1 1 ___ 1 ^ 1 1 ----- ---- - —

0,5 1 ЧУ| ——N Г" 1 —

0 ---- - . -

||, м

Рис. 4 Изменение зазора но высоте изложницы для различных уровней ее наполнения: I - 0,475 м; 2 - 0,95 м; 3 - 1,425 м; 4 - 1,9 м

I), м

Рис. 5 Изменение температуры поверхности слитка при наполнении изложницы: 1 -0,475 м; 2-0,95 м; 3 - 1,425 м; 4- 1,9 м

Т, С 700 600 500 400 300 200 100 0

1 1 1 1 1 -1- V ! и: "Л 41 V

1 1 1 1 1 V

! 1 1 1 1

0,5

1,5

Ь, м

Рис. 6 Изменение температуры внутренней поверхности изложницы при наполнении: 1 - 0,475 м; 2 - 0,95 м; 3 - 1,425 м; 4 - 1,9 м

Т,°С

Рис. 7 Изменение температуры наружной поверхности изложницы при наполнении: 1 - 0,475 м; 2 - 0,95 м; 3 - 1,425 м; 4 - 1,9 м

Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что уже в процессе заполнения изложницы жидкой сталью образуется зазор, вызванный ростом твердой корочки при контакте металла с изложницей.

Из рис. 5 видно, что по ходу наполнения изложницы наблюдается снижение температуры поверхности слитка на уровне мениска, а как следует из рис. 6 на уровне мениска происходит разогрев внутренней поверхности изложницы. Это связано с контактом поднимающегося металла с более «холодной» поверхностью изложницы и дальнейшим образованием зазора.

Из рис. 7 видно, что при наполнении изложницы внешняя ее поверхность прогревается с некоторым запаздыванием, которое вызвано процессом теплопередачи в стенке изложницы.

Т,*С 700

600

500

400

300

200

100

0

0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 толщина стенки изложницы, м

Рис. 8 Распределение температуры по толщине стенки изложницы для различных моментов времени от начала заполнения на отметке 0,237 м.: 1 - 0 е.; 2 -35 е.; 3-71 е.; 4-284 с.

Из рис. 8 видно, что наибольшие градиенты температур в стенке изложницы наблюдаются в начальный момент наполнения слитка. Это явление опасно с точки зрения возникновения трещин в стенке изложницы.

Далее в третьей главе изучалась динамика плавления растворимого холодильника при наполнении изложницы и в процессе затвердевания слитка.

На рис. 9-12 приведены результаты моделирования при следующих исходных данных: — 150 "С, Т„ =150 °с, Тх =20 °С; глубина погружения холодильника 1,6 м; радиус холодильника 0,04 м (Г|, г3, см. рис. 1); =1570 °С; и =0,4м/мин-

В начале изучалась динамика плавления холодильника в нижней его части, с целью определения оптимального расстояния между поддоном и холодильником, при котором он полностью расплавится. Исследования выполнены для трех различных расстояний между поддоном и холодильником: 0,3 м; 0,2 м и 0,1 м. Результаты исследования представлены на рис. 9-11.

1

И. м

0,$

0,4

0,3

0.2

0,1

11111111

0 0,05 0,1 г, м

а)

'1 /

'///¿и

в) г)

Рис. 9 Динамика изменения твердой области в нижней части слитка при расстоянии между холодильником и поддоном 0,3 м: 1 - холодильник; 2 - твердая область; а) до наполнения изложницы; б) после наполнения; в) через 1 мин после наполнения; г) через 1 мин 15 с после наполнения

Из рис. 9 видно, что при расстоянии между поддоном и холодильником равном 0,3 м в процессе наполнения изложницы и затвердевания и охлаждения слитка холодильник полностью расплавился.

■11111

0 0,05 0,1

а)

б)

в)

Рис. 10 Динамика изменения твердой области в нижней части слитка при расстоянии между холодильником и поддоном 0,2 м: а) до наполнения изложницы; б) после наполнения; в) через 1 мин после наполнения; г) через 1 мин 15 с после наполнения

Из рис. 10 видно, что для случая, когда расстояние между поддоном и холодильником равно 0,2 м, холодильник также полностью расплавляется.

в) Г)

. Рис. 11 Динамика изменения твердой области в нижней части слитка при расстоянии между холодильником и поддоном 0,1 м: а) до наполнения изложницы; б) после наполнения; в) через 1 мин после наполнения; г) через 1 мин 15 с после наполнения

Анализируя рис. 9-11 можно сделать вывод, что минимальное расстояние между холодильником и поддоном равное 0,2-0,3 м обеспечивает его полное расплавление при наполнении изложницы й затвердевании и охлаждении слитка.

На рис. 12 представлена динамика плавления холодильника на двух горизонтах по высоте слитка с учетом стадии наполнения изложницы.

г У N

\

) \ \ yf

\ N

\ Л \

0 12 3 4 5

t,MHH

Рис. 12 Динамика плавления холодильника: 1 - на высоте 0,475 м; 2 -1,425 м

Как видно из рис. 12 в начале процесса затвердевания слитка происходит намораживание твердой корочки на поверхность холодильника, затем наморозившаяся корочка оплавляется и полностью расплавляется, после чего плавится сам холодильник.

Далее в третьей главе рассматривалось затвердевание и охлаждение слитка в изложнице с применением растворимого холодильника и без него. На рис. 13 приведены результаты моделирования при следующих исходных данных: Т„од =150 "С; Т„ =150 "С; Тх =20 "С; глубина погружения холодильника 1,6 м; радиус холодильника 0,04 м (гь z3, см. рис. 1); Тв=\570Х:; 1^ = 0¿м/мин-

Наибольший интерес представляют результаты с применением холодильника. На рис. 13 показано распределение температуры по радиусу слитка в типичном среднем сечении.

о

т,с

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

г, м

Рис. 13 Распределение температуры по радиусу холодильника в среднем

сечении слитка (0,95 м) для моментов времени: I - после наполнения; 2 - через 1 мин после наполнения; 3 - через 2 мин

Из рис. 13 видно, что в процессе затвердевания слитка происходит нагрев и расплавление холодильника. Одновременно с расплавлением холодильника снимается перегрев в объеме жидкой стали и температура расплава понижается.

Общее время затвердевания слитка с холодильником составило 4750 с, аналогичного без холодильника - 5300 с.

В четвертой главе на основе модели разработана методика определения параметров сплошного холодильника в зависимости от перегрева жидкой стали и скорости наполнения изложницы. Основу методики составляет номограмма, полученная с помощью математической модели. Номограмма представлена на рис. 14.

Рис. 14 Номограмма для определения массы холодильника: 1-у = 0,1 м/ммг, 2-и = 0,2м/мин, 3-и = 0,3м/мин\ 4-0,4м/мшг, 5-и = 0,5м/мин.

Методика разработана для наиболее часто отливаемых слитков в условиях ФЛЦ ООО «ССМ - Тяжмаш» массой 6,7 т из стали марок ст. 45 и 65Г. При построении номограммы учитывался реальный диапазон изменения перегрева жидкой стали и скорости заливки.

С их помощью можно определить оптимальную массу холодильника (в % от массы слитка), а затем по известной массе с помощью формулы (8) определить радиус холодильника.

По известной массе холодильника его радиус определяется по формуле:

л = ЕИ, (Ю

\ рхлИ

где: тх- масса холодильника; р - плотность холодильника; Их — глубина погружения холодильника.

При построении номограммы Их выбиралась из условия частичного оплавления холодильника в период наполнения изложницы и полного его расплавления в период затвердевания слитка. С учетом этого для исследуемых слитков с помощью математической модели определено минимальное расстояние между холодильником и поддоном (ть см. рис. 1), которое составляет 0,2-0,3 м.

Пример определения массы холодильника с помощью номограммы: допустим, что ат=70"С., а иш = 0,4м/мии (см. рис. 14), тогда масса холодильника равна 1,5 %.

Разработанная методика была опробована в условиях ФЛЦ ООО «ССМ-Тяжмаш» для отливки сифонным способом слитков массой 450 кг. Слитки заливали сталью марки ст. 20. В качестве холодильника использовали сплошной металлический стержень с химическим составом, близким к составу разливаемой марки стали. Перед началом разливки устанавливали две изложницы на поддон (для опытного и контрольного слитков). По оси одной изложницы устанавливали холодильник на расстоянии 0,25 м от поддона, после чего производили наполнение изложниц металлом. Исходные данные для эксперимента: То=1580 °С; Тх "50 °С; Т„ = 150 °С; Доля и масса холодильника рассчитаны с помощью математической модели и составили 4,5 кг (1,0 %) и 6,3 кг (1,4 %).

От опытного и контрольного слитков взяты гемплеты (на расстоянии 0,3 м от донной и головной части слитка) для изучения макроструктуры. Оценку макроструктуры проводили в поперечном сечении после снятия серных отпечатков по Бауману и глубокого травления в 50% водном растворе соляной кислоты.

Согласно модели холодильник (1,0 %) должен расплавиться, а холодильник (1,4 %) - не должен расплавиться. Результаты изучения макроструктуры, а также математического моделирования позволили сделать вывод, что в обоих случаях в начале процесса затвердевания слитка твердая фаза намораживается на холодильник. Далее, при массе 1 % холодильник полностью растворяется, что также подтверждено анализом серных отпечад-ков. В случае массы холодильника 1,4 % нарастание твердой фазы продолжается, и на серном отпечатке сохранился размер холодильника.

Анализ экспериментальных результатов показал, что применение растворимых холодильников позволило получить: более плотную структуру металла, снизить физическую и химическую неоднородность.

Анализ результатов моделирования, выполненных также для этих

холодильников, и макроструктуры металла на серных отпечатках позволяет представить динамику плавления холодильников в виде схемы (рис. 15).

ё#ФО

Рис. 15 Схема плавления холодильников с массовой долей: а) 1%;б) 1,4%; И - жидкая фаза; ■ - твердая фаза; □ - холодильник

Далее в четвертой главе представлена конструкция нового растворимого холодильника, позволяющего осуществлять комплексное воздействие на затвердевающий металл (снижение перегрева, рафинирование всплывающими частицами жидкого шлака и перемешивание расплава в результате газовыделения). Растворимый холодильник выполняют в виде металлической трубки, которую снизу и сверху забивают легкосгораемой пробкой и заполняют материалом (известняк, доломит и др.), который содержит расплавляемые компоненты, выделяет газ в процессе нагрева и связывает серу и фосфор в процессе расплавления.

Для растворимого холодильника новой конструкции разработана методика определения его основных параметров (внутреннего и наружного диаметра трубки, массы трубки и известняка).

Экспериментальные исследования нового растворимого холодильника были проведены на индукционной тигельной печи емкостью 1 т в условиях ФЛЦ ООО «ССМ - Тяжмаш». Проверку эффекта комплексного воздействия холодильника провели путем погружения его в расплав, находящийся в индукционной печи. Для этого устанавливали заданную температуру металла (1570 °С) в печи, затем печь отключали и опускали холодильник в жидкую сталь. Проводили замер температуры перед погружением холодильника в металл и после его извлечения из печи. Замеряли время с начала погружения холодильника до момента начала газовыделения, продолжительность газовыделения, а также начало появления шлака. Перед погружением холодильника в печь и после его расплавления отбирали пробу металла с целью определения его химического состава. В табл. 1 приведены результаты химического анали-

за металла до и после применения холодильника.

Химический состав металла Таблица I

Элемент Нач. содерж., Кон. содерж., Сниж. содерж., Относительное

% % % снижение, %

5 0,017 0,015 0,002 11,7

Р 0,018 0,014 0,004 22,2

Результаты химического анализа (см. табл. 1) показали, что применение холодильников новой конструкции позволило снизить содержание серы в металле на 11,7 %, а фосфора - на 22,2 %.

По технологии применения растворимых холодильников новой конструкции оформлена и подана заявка на изобретение «Способ отливки слитков».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1) Разработана комплексная математическая модель тепломассообмена при наполнении жидкой сталью изложницы с растворимым холодильником и дальнейшем затвердевании и охлаждении слитка в изложнице. В модели учтены:

- влияние гидродинамических явлений на тепловые процессы в слитке;

- теплоотдача от металла на мениске на стенку изложницы.

2) С помощью разработанной математической модели изучены:

- тепловые процессы, имеющие место при наполнении изложницы;

- динамика плавления растворимого холодильника при затвердевании и охлаждении слитка в изложнице с учетом стадии наполнения;

- закономерности затвердевания и охлаждения слитка в целом при различных условиях. —

3) На основе результатов математического моделирования разработана инженерная методика определения основных параметров сплошного холодильника для типичного слитка массой 6,7 т. Данная методика позволяет определить оптимальные параметры холодильника в зависимости от перегрева жидкой стали и скорости наполнения изложницы.

4) Предложена конструкция нового растворимого холодильника, позволяющая осуществлять комплексное воздействие на затвердевающий металл (снижение перегрева, рафинирование всплывающими частицами жидкого шлака и перемешивание расплава в результате газовыделения). Разработана инженерная методика определения параметров такого холодильника. По технологии применения нового растворимого холодильника оформлена и подана заявка на изобретение «Способ отливки слитков».

5) Модель реализована с помощью метода конечных разностей в виде компьютерной программы. Выполнены тестирование алгоритма и комплексная экспериментальная проверка модели.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1.3.К. Кабаков, В.В. Кошелев Математическая модель затвердевания и охлаждения слитка в изложнице с покрытием // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы второй международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ. -2000.-с. 133-135.

2.3.К. Кабаков, В.В. Кошелев, Д.И. Габелая, В.Е. Серебренников Математическая модель затвердевания и охлаждения слитка в изложнице с растворимым холодильником // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: материалы второй всероссийской научно-технической конференции. - Череповец: ЧГУ. -2000.-е. 55-56.

3.3.К. Кабаков, В.В. Кошелев Двумерная математическая модель затвердевания и охлаждения слитка в изложнице // Северсталь - пути к совершенствованию: материалы научно-технической конференции. -Череповец: Северсталь. - 2001. - с. 19-22.

4.3.К. Кабаков, В.В. Кошелев Моделирование процесса затвердевания и охлаждения слитка в изложнице при использовании растворимого холодильника // Запорожсталь 2001: материалы XXVIII научно-технической конференции. - Запорожье: Запорожсталь. - 2001. - с. 35-37.

5. З.К. Кабаков, В.В. Кошелев Изучение динамики плавления растворимых холодильников при разливке стали в изложницы // Северсталь -пути к совершенствованию: материалы научно-технической конференции. - Череповец: Северсталь. - 2002. - с. 54-56.

6. Экспериментальное исследование плавления холодильников при разливке стали в изложницы / З.К. Кабаков, В.В. Кошелев // Известия вузов. Чер. мет. - 2004. - №3. - с. 0-0. (Подписана редакцией в печать 23.07.2003).

1 94 32

Подписано к печати 18.11.03 Заказ № 2195 Тираж 100 экз

Отпечатано в РИО Череповецкого государственного университета 162600, г Череповец, пр Луначарского, 5

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Применение растворимых холодильников при разливке стали в изложницы.

1.2. Математическое моделирование теплофизических процессов при наполнении изложницы, затвердевании и охлаждении слитка с применением холодильников.

1.3. Постановка задач исследования.

Выводы по главе 1.'.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В СИСТЕМЕ «СЛИТОК-ИЗЛОЖНИЦА-ПОДДОН».

2.1. Математическая модель тепломассообмена при наполнении изложницы, затвердевании и охлаждении слитка с использованием растворимого холодильника.

2.1.1. Тепловые процессы в слитке.

2.1.2. Учет гидродинамических явлений при наполнении изложницы.

2.1.3. Тепловые процессы в изложнице.

2.1.4. Тепловые процессы в поддоне.

2.2. Разработка приближенной модели.

2.3. Тестирование модели.

2.3.1. Тестирование алгоритма решения задачи теплопроводности для цилиндра и пластины при граничных условиях 3-го рода.

2.3.2.Тестирование алгоритма решения задачи теплопроводности для цилиндра и пластины в условиях нагрева излучением.

2.3.3.Тестирование алгоритма решения задачи теплопроводности при задании начального неоднородного поля температур в металле при расплавлении холодильника.

2.4. Проверка адекватности модели.

2.4.1*. По температуре оси слитка.

2.4.2. По температуре внутренней и наружной стенки изложницы.

2.4.3. По толщине твердой корочки.

2.4.4. По динамике плавления холодильников.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ФОРМИРОВАНИЯ СЛИТКА В ИЗЛОЖНИЦЕ.

3.1. Закономерности затвердевания и охлаждения слитка в изложнице с учетом стадии наполнения.

3.2 Динамика плавления холодильника при затвердевании и охлаждении слитка в изложнице с учетом стадии наполнения.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА РАСТВОРИМЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРОБОВАНИЕ

4.1. Разработка методики определения размеров сплошного холодильника.

4.2. Проверка методики определения размеров сплошного холодильника в промышленных условиях.

4.3. Разработка конструкции нового растворимого холодильника и ее опробование в промышленных условиях.

Выводы по главе 4.

В последние десятилетия непрерывная разливка стали стала одним из основных техцологических процессов, характеризующих прогресс в черной металлургии. В настоящее время примерно 80 % выплавляемой стали разливается этим способом. При этом в США и Японии доля непрерывнолитой стали составляет 94-95 % и более, Китае - 55 %, России - 55 - 60 % [109]. Однако, несмотря на высокие темпы развития непрерывной разливки, разливка стали в изложницы находит широкое применение, особенно при небольших объемах производства.

Разливка стали и ее затвердевание являются важнейшими этапами при получении качественного слитка. Именно при затвердевании происходит формирование кристаллической структуры слитка, возникновение химической и физической неоднородности и других дефектов слитка. Некоторые дефекты не устраняются при дальнейшей пластической и термической обработке и переходят в готовые изделия, существенно ухудшая их служебные свойства.

Улучшению качества слитков и увеличению выхода годного при прокатке их на обжимных станах или при кузнечном переделе способствуют оптимизация режимов разливки стали, расширение масштабов и совершенствование технологии разливки стали, предотвращение потерь металла, обусловленных колебаниями массы слитков, применение физических методов воздействия на процесс кристаллизации стали, экзотермических шлакообразующих и теплоизолирующих смесей и т. д.

Экспериментальное и теоретическое изучение теплофизических процессов при наполнении изложницы, затвердевании и охлаждении слитков проводилось В.А. Ефимовым, Г.Н. Ойксом, В.И. Явойским, Е.А. Казачковым, Ю.А. Самойловичем, В.К. Новицким, А.И. Вейником, Б.Б. Гуляевым, А.Д. Акименко, А.А. Скворцовым, Е.М. Китаевым, Ф.В. Недопекиным и другими.

На основе проведенных исследований к настоящему времени по многим вопросам теплофизики стального слитка сложились достаточно четкие представления.

Дальнейшее совершенствование технологии разливки с целью повышения качества металла и выхода годного достигается путем воздействия на кристаллизующийся слиток ультразвука, электромагнитного поля, вибрации, инертного газа и путем ввода в слиток микро- и макрохолодильников.

Исследованиям теплофизических процессов при затвердевании и охлаждении слитков, отливаемых в изложницы, с применением внешних воздействий на процесс кристаллизации посвящено большое количество исследований. Экспериментальное и теоретическое изучение затвердевания слитков с применением внутренних холодильников проводилось В. А. Ефимовым, Е.А. Казачковым, А.А. Скворцовым, Ф.В. Недопекиным, Ф.В. Поляковым, В.В. Белоусовым, В.А. Талмазаном, Л.Б. Медоваром, Д.А. Дюдкиным и другими.

Кроме этого, этими же исследователями установлена нестабильность качества металла, полученного с использованием растворимых холодильников. Одной из причин такой нестабильности является недостаточная изученность закономерностей тепловых процессов, имеющих место при заполнении изложницы с использованием и без использования холодильников, а также отсутствие возможности выбора оптимальных размеров холодильника для конкретного слитка.

В силу этого возникает потребность в дальнейшем, более глубоком изучении теплофизических процессов затвердевания слитков, отливаемых в изложницы. Следует отметить, что экспериментальное изучение внешних воздействий на процесс формирования слитков сопряжено с большими трудностями. В этих условиях возрастает роль теоретических исследований, в частности, математического моделирования теплофизических явлений при затвердевании слитков.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка научно обоснованной методики применения растворимых холодильников при разливке стали в изложницы.

В настоящей диссертационной работе проведено исследование режимов затвердевания и охлаждения слитков, отливаемых в изложницы, с применением растворимых холодильников. Исследования проводились экспериментальным путем с помощью металлографического анализа темплетов от опытных и контрольных слитков и теоретическим путем с помощью математической модели тепломассообмена при наполнении, затвердевании и охлаждении слитка в изложнице с использованием растворимого холодильника.

Экспериментальные работы проводились в условиях фасонно-литейного цеха (ФЛЦ) ООО «ССМ-Тяжмаш».

Изложенные в диссертации материалы являются результатом учебы автора в аспирантуре Череповецкого государственного университета в период 20002003 гг. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ в научных сборниках.

Автор пользуется случаем выразить глубокую благодарность доктору технических наук З.К. Кабакову за научное руководство и помощь при выполнении настоящей работы, сотрудникам кафедр «Металлургических технологий» и «Промышленной теплоэнергетики» ЧТУ, а также администрации ФЛЦ и, особенно, Г.В. Заболтину за помощь при выполнении экспериментальных работ.

Настоящая работа содержит 121 страниу печатного текста, включает 33 рисунка, 33 таблицы и список литературы, состоящий из 109 наименований.

Пояснение по форме изложения материала в диссертации: нумерация формул, рисунков и таблиц отражает построение по главам и параграфам (например, рис.1.1 означает рис. 1 в главе 1).

Выводы по главе 4

1. Проведено математическое моделирование с целью определения оптимальнщх параметров холодильника. Предложена инженерная методика расчета геометрических параметров сплошного холодильника, в зависимости от перегрева жидкой стали и скорости наполнения изложницы.

2. Представлены результаты исследований по динамике плавления растворимых холодильников с массовой долей 1,0% и 1,4%, опробованных на опытных слитках с сопоставлением результатов анализа макроструктуры темплетов с результатами моделирования, что позволило представить динамику плавления холодильника в расплаве в виде схемы. Результаты эксперимента подтвердили прогноз по расплавлению холодильника.

3. Предложена конструкция нового растворимого холодильника, позволяющая осуществлять комплексное воздействие на затвердевающий металл (снижение перегрева, рафинирование всплывающими частицами жидкого шлака и перемешивание расплава в результате газовыделения). Изложена методика определения параметров такого холодильника. По технологии применения растворимых холодильников новой конструкции оформлена и подана заявка на изобретение «Способ отливки слитков».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведен литературный обзор, в котором представлена краткая характеристика разработанных в последнее время математических моделей затвердевания и охлаждения слитка в изложнице. Показано, что многие модели достаточно полно отражают сущность наблюдаемых на практике явлений, однако, с развитием и совершенствованием представлений, с появлением новых технологических приемов и экспериментальных закономерностей, требуют существенного усовершенствования. В большинстве известных моделей не учитывается теплообмен от мениска на изложницу и от мениска в окружающую среду, а если учитывается, то не анализируется. Недостаток математических моделей и экспериментальных данных, описывающих процесс затвердевания слитка в изложнице с применением растворимого холодильника, показал, что отсутствует возможность определения оптимальных параметров макрохолодильника для конкретного слитка, в том числе с учетом стадии наполнения изложницы.

На основе проведенного обзора выявлены следующие основные положения, которые направлены на уточнение представлений о тепловых процессах при затвердевании и охлаждении слитка в изложнице с применением растворимых холодильников и использованы.в ходе проведения исследований в настоящей работе:

1) Обычно при моделировании процесса наполнения изложницы не учитывается излучение от металла на мениске на стенку изложницы. Проведены теоретические исследования и расчеты с помощью математической модели, которые позволили изучить при наполнении изложницы изменение по высоте: теплового потока от слитка к изложнице, температуры поверхности металла на мениске и на границе с изложницей, температуры внутренней и наружной стенки изложницы и величины образующегося зазора.

2) Гидродинамические явления в жидком ядре при моделировании затвердевания и охлаждении слитка учитываются в данной работе путем введения эффективного коэффициента теплопроводности Л, в области t действия разливочной струи и в области конвективного движения металла.

3) Приведено описание экспериментальных и расчетно-теоретических методов определения размеров сплошного растворимого холодильника.

4) Показано, что недостаточное количество литературных данных не позволяет получить полную картину динамики плавления холодильника при наполнении изложницы. Выполнены расчетные и экспериментальные исследования, которые позволили представить динамику плавления холодильника в виде схемы.

На основе проведенного литературного обзора определены задачи для проведения исследований по теме работы.

Ряд теоретических вопросов, рассмотренных в диссертации, обладает научной новизной, в частности:

1) Разработан способ учета влияния гидродинамических явлений на тепловые процессы при моделировании. Разработана математическая модель тепломассообмена при наполнении изложницы, затвердевании и охлаждении слитка. Модель реализована методом конечных разностей с использованием явной схемы аппроксимации в виде компьютерной программы в среде Turbo Pascal.

2) Разработана методика определения основных параметров холодильника. Применение данной методики совместно с разработанной математической моделью позволяет определить оптимальные параметры холодильника для конкретного слитка с учетом начальной температуры холодильника, перегрева жидкой стали и скорости наполнения изложницы.

3) Предложена методика учета теплоотдачи от металла на мениске на стенку изложницы при ее наполнении.

4) С помощью разработанной математической модели изучена динамика плавления растворимого холодильника при затвердевании и охлаждении слитка в изложнице с учетом стадии наполнения.

В экспериментальной части работы приведены результаты исследования динамики плавления растворимого холодильника с различной массой, выполненные на индукционной тигельной печи емкостью 1 т в условия ФЛЦ ООО «ССМ-Тяжмаш». С целью определения качества металла при применении растворимых холодильников выполнены экспериментальные исследования на слитках массой 450 кг. Результаты металлографического анализа темплетов от опытного и контрольного слитков показали, что применение растворимых холодильников снижает химическую и физическую неоднородность в металле.

Практическая значимость исследований, проведенных в диссертации, сводится к следующему:

1) Разработана компьютерная модель процесса, реализованная в среде программирования Turbo Pascal для операционных систем Windows 9Х, 2000, ME, ХР, для расчета затвердевания и охлаждения слитка, отливаемого в изложнице с использованием растворимого холодильника, с учетом стадии наполнения.

2) Изложенная в диссертации математическая модель затвердевания и охлаждения слитка, отливаемого в изложнице с использованием растворимого холодильника, с учетом проведенных усовершенствований использована для отливки слитков в условиях ФЛЦ ООО «ССМ-Тяжмаш».

1. Производство слитков армированной квазимонолитной стали / Б.И. Медовар, В. Я. Саенко, Л.Б. Медовар, В.И. Ус / Разливка стали в изложницы и качество слитка: Сб-к МЧМ СССР. М., 1984. С.42-45.

2. А.с. № 1079352 СССР, МКИ В 22 D 7/00.

3. А.с. № 2000872, В 22 D 7/00, 1991.

4. А.с. № 2105631, В 22 D 7/00, 27/04, 1996.

5. А.с. № 1156824, В 22 D 7/00, 1982.

6. А.с. № 2141882, В 22 D 7/00, 1998.

7. З.К. Кабаков, В.В. Кошелев / Изучение динамики плавления растворимых холодильников при разливке стали в изложницы // Северсталь» пути к совершенствованию: Материалы научно технической конференции.— Череповец. - 2002. - С.54-56.

8. Влияние роста частиц твердой фазы в переохлажденном расплаве на процессы формирования слитков / Ф.В. Недопекин, А.Н. Смирнов, Г.А. Редько // Известия вузов. Чер. мет. 1999.-№8. - С.-50-53.

9. А.с. № 2132252, В 22 D 27/00, 1997.

10. Ю.Ефимов В.А. Стальной слиток. М. - Металлургиздат. 1961.- 356 с.11 .Температура жидкой стали в изложнице, наполнение сифонным способом / Г.Н. Ойкс // Сталь.- 1950.- №2.- С. 177-179.

11. Трехмерная компьютерная модель наполнения изложницы / Ф.В. Недопекин, В.В. Белоусов // Международная научно-техническая конференция. Ижевск. - 1994.- С.94-96.

12. Математическое моделирование тепломассопереноса при формировании многослойного слитка / Ф.В. Недопекин, В.В. Белоусов, В.М. Мелихов, В.И. Бондаренко и др. // Металлы.- 2001.- №6.- С.40-44.

13. Исследование с помощью математического моделирования процесса образования усадочной раковины в слитках спокойной стали / В.И.

14. Баптизманский, B.C. Коновалов, В.Д. Птичник // Известия вузов. Чер. мет. 1978.- №8.- С.43-46.

15. Методы воздействия на процессы затвердевания стали и сплавов / В.А. ЕфимЪв // Сталь.-1991.- №2.- С. 14-21.

16. В.А. Ефимов / Труды 5-й конференции по слитку «Проблемы стального слитка».- М.- Металлургия. 1974.- С. 17-34.

17. A.M. Скребцов / Труды 5-й конференции по слитку «Проблемы стального слитка». М.- Металлургия.- 1974.- С. 116-120.

18. Определение конвективных потоков в жидкой сердцевине затвердевающих слитков / Н.П. Котешов // Известия вузов. Чер. мет.-1978.- №2.- С.120-123.

19. Режимы кристаллизации расплавов при быстром охлаждении / В.Н. Карножицкий, В.В. Соболев // Известия вузов. Чер. мет.-1985.-№7.- С. 5658.

20. Влияние внешних воздействий на структурообразование и неметаллические включения при кристаллизации стали / В.А Ефимов, А.С. Эльдарханов, Е.Д Таранов, А.С. Нурадинов // Сталь.-1999.-№7.-С.27-30.

21. Расчет затвердевания и оценка известных методов ускорения кристаллизации слитков / Э.А. Иодко, В.И. Шук // Известия вузов. Чер. мет. 1974. - №5. - С.4.

22. З.К. Кабаков, В.В. Кошелев Двумерная математическая модель затвердевания и охлаждения слитка в изложнице // Северсталь пути к совершенствованию: Материалы научно-технической конференции. -Череповец. -2001. - С. 19-22

23. Теплопередача в системе слиток изложница - окружающая среда / А.А.

24. Скворцов, Е.М. Китаев//Известия вузов. Чер. мет.-1981.- №1.-С.37-42.2 5. Математическое моделирование процессов кристаллизации и tформирования структуры слитков / А.Е. Солонарь, В.В. Белоусов // Известия вузов. Чер. мет.-1988.- №2.- С.29.

25. Математическая модель кристаллизации слитка различной геометрии / И.С. Решетняк, Н.М. Барабаш, А.П. Огурцов // Известия вузов. Чер. мет. -1977.-№11.-С. 82-85.

26. Математическое моделирование кинетики затвердевания и формирования усадочной раковины в системе слиток изложница - окружающая среда / Ф.В. Недопекин, С.С. Петренко // Разливка стали в слитки. - Киев. - 1987.-С.36-37.

27. Моделирование кристаллизации слитков в изложнице при внешних динамических воздействиях / В.А. Ульянов, В.Н. Гущин, М.А. Ларин // Известия АН СССР мет. 1991.- №2.- С. 51 -54.

28. Математическая модель затвердевания стальных слитков / B.C. Дуб, И.И. Макаров // Труды 3-го конгресса сталеплавильщиков. 1996.- С.377.

29. Математическая модель процесса формирования поверхностных слоев слитка / Г.А. Хасин // Известия вузов. Чер. мет. 1987.- №8.- С: 133-135.

30. Математическая модель кристаллизации стальных слитков в условиях тепловой конвекции и движения твердой фазы / С.С. Петренко, И.И. Борнацкий //Известия вузов. Чер. мет. 1988.-№1.- С. 166-167.

31. Математическое моделирование тепловых процессов в затвердевающем слитке при перемешивании жидкой сердцевины / З.К. Кабаков, И.А. Килимник, Ю.А. Самойлович // Известия вузов. Чер. мет. 1989.- №2.- С. 115-119.

32. Трехмерная компьютерная модель наполнения изложницы / Ф.В. Недопекин, В.В. Белоусов // Международная научно-техническая конференция. Ижевск.-1994.- С. 94-96.

33. Ю. А. Самойловым. Системный анализ кристаллизации слитка. Киев: Наукова думка. - 1983.

34. Ю. А. Самойлович. Формирование слитка. М.- Металлургия. - 1977. t

35. Е.К1 Китаев. Затвердевание стальных слитков. М.- Металлургия. - 1982.

36. A.M. Скребцов. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и отливках. М.- Металлургия. - 1993.

37. В.А. Ефимов. Разливка и кристаллизация стали. М.- Металлургия. -1976.-552 с.

38. Исследование конвективных потоков в слитке при его формировании / Р.А. Менабе, А.Н. Ломашвилли // Теплофизика стального слитка. Киев: Ин-т проблем литья АН УССР. - 1980. - С. 54-60.

39. Анализ процесса затвердевания стальных слитков в изложнице / Е.М. Китаев // Металлы. 1977. - №6. - С. 90-98.

40. Изменение температуры в незатвердевшем ядре стальных слитков, отливаемых сифонным способом / С.Л. Макуров, Е.А. Казачков // Известия вузов. Чер. мет. 1978. - №11. - С. 39-41.

41. Исследование температурного состояния жидкой сердцевины стальных слитков / Е.А. Казачков, С.Л. Макуров, В.А. Федоров // Известия вузов. Чер. мет. 1976. - №3. - С. 37-40.

42. Тепловой поток в поверхностном слое изложницы и его влияние на температурное поле в стенке изложницы во времени / В. Эненкл и др. // Сталь. 1976. - №4. - С. 312-314.

43. Влияние конвекции расплава на кристаллизацию сплавов / В.А. Ефимов // Процессы литья. 1990. - №1. - С. 2-10.

44. Числённое исследование движения расплава после наполнения изложницы / Ф.Б. Недопекин, В.В. Белоусов // Известия вузов. Чер. мет. 1984. -№11. -С. 131-132.

45. Увеличение выхода годного металла путем усовершенствования режимов, способов разливки стали и воздействия на процесс кристаллизации / В.А. Талмазан // Бюллетень ЦНИИ ЧМ. №19. - С. 2-17.

46. Расчетное и экспериментальное воспроизведение температурного поля слитка / В.К. Новицкий, А.В. Амельянчик // Сб-к «Проблемы стального слитка». 1976.-С. 71-73.

47. Расчет температуры жидкого ядра слитка в процессе заполнения изложницы сифоном / А.П. Огурцов, Н.А. Понкратов // Известия вузов. Чер. мет. 1987. - №11. - С.33-37.

48. В.М. Кирсанов, B.C. Коновалов. Известия вузов. Чер. мет. - 1965. - №4. — С.72-74.

49. Процессы гидродинамики и тепломассообмена при сифонном заполнении изложницы со стержнем / А.П. Огурцов, И.А. Павлюченко, С.Е. Самохвалов // Известия вузов. Чер. мет. — 1993. №3. — С.37-39.

50. Особенности формирования стальных слитков при разливке сифоном с использованием шлакообразующих стержней / А.П. Огурцов, И.А. Миленький, А.А. Ситало, Л.И. Пронский, В.А. Целикова // Металл и литье Украины. 1999. - №3-4. - С.32-34.

51. Математическая модель гидродинамики начального этапа заполнения изложницы сифоном / А.П. Огурцов, И.А. Миленький, С.Е. Самохвалов, И.В. Губарев // Известия вузов. Чер. мет. 1993. - №7. - С.23-26.

52. Численное исследование гидродинамики заполнения изложницы сверху с учетом инжекции воздуха / А.П. Огурцов, И.А. Павлюченко, С.Е.

53. Самохвалов, Г.Н. Черномаз // Известия вузов. Чер. мет. 1993. - №1. -С.16-18.

54. Ю.А. Самойлович. Изв. АН СССР. Металлы. - 1969. - №2. - С. 84-92. »5 7.Эффективность использования макрохолодильников при отливке слитков / Р.С. Айзатулов, В.М. Голубев, Ю.А. Рубцов, С.И. Ермолаев и М.С. Погожев // Сталь. 1996. - №10. - С. 18-19.

55. Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующияся металл / В.А. Ефимов // Сталь. 1990. - № 4. - С. -21-27.

56. Развитие конвективных течений в затвердевающем слитке / Ф.В. Недопекин, С.С. Петренко, В.Ф. Поляков, В.Я. Миневич, Ю.А. Кудренков // Известия вузов. Чер. мет. 1984. - №9. - С.45-48.бО.Закономерности выбора скорости разливки стали / В.Б. Охотский //

57. Известия вузов. Чер. мет. 1999. - №6. - С.10-15. 61 .Гидродинамика и теплоперенос в формирующемся слитке с внутренним холодильником / Ф.В. Недопекин // Металлы. - 1998. - №1. — С.24-28.

58. Сравнительный анализ моделирования и промышленных исследований активных воздействий на формирование слитков / В.А. Ульянов // Известия вузов. Чер. мет. — 1998. №11. - С.15-19.

59. Сравнительный анализ моделирования и промышленных исследований влияния внешних пассивных воздействий на процессы формирования слитков / В.А. Ульянов, Е.М. Китаев, М.А. Ларин // Металлы. 1999. - №1. - С.37-42.

60. В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов. — М. Металлургия. - 1995. - 272 с.

61. В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. М. - Машиностроение. - 1998. - 360 с.

62. М. Белоцерковский. Численное моделирование в механике сплошных сред. М. - Наука. - 1984. - 520 с.

63. А.И. Вейник. Теплообмен между слитком и изложницей. — М. — Металлургиздат. 1959.-358 с.

64. Измерение тепловых потерь в окружающую среду при затвердевании слйтков / Е.А. Казачков, А.В. Остроушко // Известия вузов. Чер. мет. — 1978. №3. - С.47-49.

65. Приближенное решение температурной задачи нагрева цилиндра конечной длины / А.Г. Сабельников, В.П. Коноваленко // Известия вузов. Чер. мет. — 1982. №2. - С.109-114.

66. Система математического моделирования сложных тепловых процессов / А.А. Черный, В.А. Черный // Известия вузов. Чер. мет. 1992. - №8. — С. 54-58.

67. Анализ процесса затвердевания стальных слитков в изложнице / Е.М. Китаев // Металлы. 1977. - №6. - С. 90-98.

68. Создание направленности затвердеванием головной части слитков / Е.М. Китаев, А.А. Скворцов // Сталь. 1985. - №8. - С. 31-32.

69. Разливка спокойной стали в уширенные к низу изложницы с охлаждением головной части слитка / К.И. Брянцев, А.С. Рожков, А.И. Горбаль // Сталь. 1983.-№10.-С. 30-33.

70. Исследование процесса затвердевания слитка спокойной стали с учетом движения жидкого ядра / В.И. Явойский, Ю.П. Филимонов // Металлы. -1979.-№2.-С. 103-111.I

71. ДжаЛурия И. Естественная конвекция / Перев. с англ. М. - Мир. - 1983. -400 с.

72. В.Т. Борисов. Теория двухфазной зоны металлического слитка. — М. — Металлургия. 1987. - 224 с.

73. B.JI. Марков, А.А. Кирсанов. Физическое моделирование в металлургии. -М. Металлургия. - 1984. - 119 с.

74. К вопросу о тепловом состоянии слитка с внутренним кристаллизатором / В.Е. Полудняк//Металлург. 1993. - №1. - С. 15-20.

75. Анализ напряженного состояния металлической изложницы при тепловом ударе / С.В. Кузнецов // Сталь. 1987. - №12. - С. 22-23.

76. Исследование структуры и скорости циркуляционных потоков при разливке стали в изложницы методом гидравлического моделирования / Б.И. Исаев // Известия вузов. Чер. мет. 1991. - №12. - С.69.

77. Вопросы современной металлургии / П.С. Харлашин, Г.С. Ершов, В.П. Тарасов, A.M. Скребцов, В.И. Капланов, В.А. Роянов, JI.K. Лещинский, В.П. Сударев // Сб-к. Мариуполь. - 2001. - С. 463-467.

78. Неоднородность строения стальных слитков и отливок / В.М. Тагеев // Стальной слиток. М.: Металлургиздат. - 1952. - С.40-66.

79. Изучение закономерностей кристаллизации уширенного книзу слитка спокойной стали методом радиоиндикаторов / A.M. Скребцов, Н.П. Василевская // Теплофизика стального слитка. Киев: Институт проблем литья АН УССР. - 1980. - С.122-124.

80. Исследование кристаллизации и качества слитков весом 1,2; 4,5; и 7,0 т / Н.Д. Агеев // Стальной слиток. М.: Металлургиздат. - 1952. - С. 186-197.

81. Практическое изучение кристаллизации 6-т слитка / Н.Н. Скороходов // Сталь. 1940. - №11-12. - С.67-73.

82. Структура слитка, потоки и макроликвация / К. Рюттингер // Черные металлы. 1979. - №8. - С.50-57.

83. Современные способы улучшения качества стальных слитков и отливок /I

84. В.И. Нагаевский, А.К. Цикуленко, Б.И. Медовар, А.Д. Чепурной // Проблемы специальной электрометаллургии. 1985. - №1. - С.7-11.

85. Влияние условий кристаллизации на структуру алюминиевого слитка /

86. B.И. Данилов, В.Е. Неймарк //Металлург. 1938. - №10(106). -С.34-47.

87. Исследование слитков с внутренними кристаллизаторами / В.К. Новицкий, А.В. Микульчик, В.В. Блинов // Кристаллизация металлов. — М.: Металлургиздат. 1960. - С.112-120.

88. Применение кристаллизаторов / А.И. Игнатов // Новое в технологии литейного производства. — Кемерово: НТО черная металлургия. — 1971.1. C.26-29.

89. Новая конструкция изложниц и применение кристаллизаторов / А.И. Игнатов // Информ. Лист. М.: ВИМИ. - 1973. - №74. - 4с.

90. А.С. № 1311842, В 22 D 7/00, 1987.

91. В.А. Журавлев. Теплофизика формирования непрерывного слитка. М.: Металлургия. - 1974. - 216с.

92. Г.П. Иванцов. Нагрев металла. М.: Металлургиздат. - 1948.

93. Г.П. Иванцов. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: Металлургиздат. - 1951. - 40 с.

94. В.И. Маслов, Г.Н. Лекомцев, Ю.А. Самойлович, B.C. Кошман и др. Экспериментальное определение температурного поля изложницы, имеющей защитное покрытие. Свердловск. - 1981. - 22с.

95. А.Г. Флейшер, Д.Я. Поволоцкий, Л.И. Мирновский и др. Исследование методом математического моделирования процесса перемешивания металла в ковше по ходу выпуска // Известия вузов. Черная металлургия. -1989. -№12.-С. 126-129.

96. И.В. Белов, А.С. Носков. Условия подобия для моделирования гидродинамики и перемешивания конвертерной ванны // Металлургическая теплотехника. Тематический отраслевой сборник. — 1974.-№3.-С. 45-48.

97. М.А. Михеев, И.М. Михеева. Основы теплопередачи. — М.: Энергия. — 1973.-320с.

98. А.Д. Ключников, Г.П. Иванцов. Теплопередача излучением в огнетехнических установках. М.: Энергия. — 1970. - 400с.

99. А.Н. Смирнов Перспективы развития непрерывной разливки стали // Металлург. 2000. - №1. - с. 44.