автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Повышение качества поверхности слябов из трещиночувствительных марок сталей, отливаемых на криволинейных МНЛЗ

003436346 ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 621.746.047:669.189(043.3)

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ СЛЯБОВ ИЗ ТРЕЩИНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ МАРОК СТАЛЕЙ, ОТЛИВАЕМЫХ НА КРИВОЛИНЕЙНЫХ МНЛЗ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание научной степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2009

Мариуполь 2009

Диссертацией является рукопись.

Диссертация выполнена в Приазовском государственном техническом университете (ПГТУ, г.Мариуполь) Министерства образования и науки Украины

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Казачков Евгений Александрович,

Приазовский государственный технический университет, профессор кафедры «Теория металлургических процессов» «

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Скребцов Александр Михайлович,

Приазовский государственный технический университет, профессор кафедры «Технологии и компьютеризации литейного производства»

кандидат технических наук, Штепан Евгений Викторович,

Донецкий национальный технический университет, доцент кафедры «Металлургия стали»

Защита состоится « 18 » декабря 2009 г. в 1200 часов на заседании специализированного ученого совета Д12.052.01 при Приазовском государственном техническом университете (ПГТУ) по адресу: 87500, г. Мариуполь Донецкой области, ул. Университетская, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Приазовского государственного технического университета по адресу: 87500, г. Мариуполь Донецкой области, ул. Апатова, 115.

Автореферат разослан «/¿» ноября 2009 г..

Ученый секретарь

специализированного ученого совета Д12.052^ доктор технических наук, профессор

Маслов В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Формирование непрерывно-литых слитков является сложным и многофакторным процессом, поэтому при разливке трещиночувст-вительных марок сталей проблема устранения поверхностных трещин остается актуальной. Кроме повышения конкурентоспособности продукции, другим важным моментом снижения пораженное™ слитков поверхностными дефектами является уменьшение производственных затрат, связанных с процессом зачистки Г участков поверхности имеющих трещины.

в Большинство поверхностных дефектов непрерывно-литой заготовки образуются в кристаллизаторе МНЛЗ. Конусность кристаллизатора оказывает значительное влияние на качество поверхности слитков и является легко регулируемым параметром, поэтому целесообразно уделить особое внимание этому технологическому параметру процесса непрерывной разливки.

В зоне вторичного охлаждения (ЗВО), при неблагоприятном термонапряженном состоянии верхних слоев металла уже образовавшиеся в кристаллизаторе трещины получают дальнейшее свое развитие. Возникновение температурных градиентов на поверхности сляба в этой зоне определяется расположением и характеристиками охлаждающих элементов, поэтому эти параметры представляют интерес для получения качественной поверхности слябов.

В связи с этим для дальнейшего повышения качества непрерывных заготовок необходимо глубже изучить механизм влияния технологических факторов разливки на процесс формирования заготовки, а также проанализировать напряженное состояние ее поверхностных слоев.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа соответствует направлению исследований, которые проводит кафедра «Теория металлургических процессов» ПГТУ по повышению качества непрерывно-литых заготовок. Исследования являются частью научно-исследовательских работ с ОАО «МК «Азовсталь» «Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению осевой ликвации и частоты проявления поверхностных дефектов в непрерывнолитом металле» (010611006215), «Разработка и внедрение технологии выплавки и непрерывной разливки низколегированных ниобийсодержащих сталей, предотвращающих появление поверхностных дефектов проката» (0108Ш03717).

Цель и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы является определение рациональных технологических параметров непрерывной разливки стали, для повышения качества поверхности слябов из трещиночувст-вительных марок сталей, отливаемых на криволинейных МНЛЗ.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие научные задачи:

- разработать методику расчета процесса формирования и усадки непрерывно-литых заготовок при различных технологических и конструкционных параметрах МНЛЗ, которая бы адекватно описывала физическую сущность процесса по всей металлургической длине МНЛЗ;

- разработать методику контроля теплового состояния поверхности непрерывно-литых заготовок в ЗВО, которая позволяет определять распределение температуры по ширине поверхности слитка;

- предложить значения рациональной конусности кристаллизаторов и рациональные технологические параметры ЗВО МНЛЗ для разливки трещиночув- . ствительных марок сталей; !

- провести промышленное опробование и внедрение предложенных оп-1 тимапьных технологических параметров разливки трещиночувствительных ма-3 рок сталей с содержанием углерода 0,1 - 0,17 % Я

Объект исследования -процесс непрерывной разливки стали на кривей линейных МНЛЗ

Предмет исследования - закономерности формирования и усадки прерывно-литой заготовки, технологические и конструкционные параметры процесса непрерывной разливки стали на криволинейных МНЛЗ

Методы исследования - для достижения поставленной цели в работе использованы методики оптического определения теплового состояния поверхности непрерывно-литого слитка с возможностью определения распределения температуры поверхности сляба по его ширине, методики математического моделирования процесса непрерывной разливки, реализованного в программном обеспечении на ПЭВМ, и методы статистического анализа данных.

Научная новизна полученных результатов:

1. Экспериментально установлена связь между значениями отклика матрицы прибора с зарядной связью (ПЗС) и интенсивностью излучения разогретого металла в интервале температур 620 - 1100 °С. Предложено уравнение для определения температуры металла по величинам интенсивности излучения в двух спектральных интервалах полученных с ПЗС матрицы визирующего устройства.

2. Разработана методика оптического измерения температуры поверхности непрерывно-литого слитка с помощью устройств с ПЗС матрицей, позволяющая определять распределение температуры (в интервале температур 680940 °С с погрешностью не более 2%) и степень пораженности окалиной поверхности непрерывно-литого слитка.

3. Для непрерывной разливки сталей с содержанием углерода (0,1 -0,17%) предложен новый упрощенный способ расчета рациональных значений конусности слябовых кристаллизаторов с постоянным значением конусности, позволяющий учесть особенности усадки перитектических сталей и возможность образования поверхностных трещин по периметру сляба.

4. Предложен новый теоретический подход и уравнения, которые позволили усовершенствовать методику расчета плотности орошения охлаждающей смеси и распределение локальных коэффициентов теплоотдачи по поверхности непрерывно-литой заготовки в ЗВО криволинейной МНЛЗ. Предложенные усовершенствования в расчетах затвердевания стали позволяют учесть изменения формы распределения охлаждающей смеси современных форсунок, эффект экранирования водовоздушных факелов поддерживающей системой роликов ЗВО,

возможность разворота форсунок по оси факела и особенности влияния стекающей воды по противоположным широким граням непрерывно-литого слитка.

Практическая значимость полученных результатов.

1. Экспериментальным путем установлена зависимость значений отклика ПЗС матрицы цифрового фотоаппарата от значений температуры разогретой поверхности стали. На основании этого разработана методика определения теплового состояния поверхности сляба в процессе разливки путем оптического .визирования этой поверхности приборами с ПЗС матрицей.

i 2. На основании усовершенствованного подхода определены рациональные значения конусности слябовых кристаллизаторов МНЛЗ с учетом особенностей усадки марок сталей с содержанием углерода (0,1 - 0,17 %).

3. На основании разработанных методик составлен пакет компьютерных приложений, позволяющий оценить влияние технологических и конструкционных особенностей процесса непрерывной разливки стали на тепловое, термонапряженное состояние сляба и эффективность использования охлаждающей воды в ЗВО МНЛЗ.

4. Установлено, что на линии непрерывной разливки стали участок выхода слитка из кристаллизатора и места непосредственного воздействия факелов охлаждающей смеси на поверхность сляба отличаются наиболее неблагоприятными термонапряженными условиями охлаждения.

5. Разработаны рекомендации по ориентации водовоздушных форсунок в ЗВО МНЛЗ, обеспечивающей рациональное охлаждение и снижение пораженно-сти поверхностными трещинами слябов в процессе непрерывной разливки.

Личный вклад соискателя:

Проведение теоретических и экспериментальных исследований по определению зависимости отклика ПЗС матрицы оптического устройства от температуры визируемого металла и разработка методики определения температуры поверхности непрерывно-литых слитков в ЗВО МНЛЗ.

Усовершенствование математической модели формирования и усадки сляба позволяющей оценивать его термонапряженое состояние в кристаллизаторе и ЗВО криволинейных МНЛЗ. Создание программного обеспечения реализующего усовершенствованную математическую модель.

Проведение статистических исследований производственных данных с целью определения условий формирования дефектов на поверхности слябов.

Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: «Современные проблемы теории и практики производства качественной стали» г. Мариуполь. ПГТУ. 2004 г., «Прогрессивные технологии в металлургии стали, XXI век» г. Донецк 2006 г., «Проблемы математического моделирования» г. Днепродзержинск 2008 г., VIII международная научно-техническая конференция молодых специалистов г. Мариуполь ОАО «ММК имени Ильича» 2008 г., «Университетская наука» г. Мариуполь. ПГТУ. 2006-2009 г.. Также на 10-й научно-технической конференции молодых специалистов г. Мариуполь «Азов-сталь-2008» 2008 г, 10-12-й региональных научно-технических конференциях, г. Мариуполь. ПГТУ. 2003-2005 г.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 19 работ, в том числе 5 статей в специализированных изданиях ВАК Украины, 14 тезисов докладов.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Она содержит 112 стр. машинописного текста, а также 53 иллюстрации, библиографический список, включающий 116 наименований, приложения на 8 страницах.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы. Кратко рассмотрены современные проблемы качества непрерывно-литых слит-, ков, сформулирована цель и задачи работы, научная новизна и практическое! значение и перечислены основные положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы выполнен обзор возможных причин образования трещин на поверхности непрерывно-литых заготовок. Проведен анализ особенностей усадки слябов, отливаемых из перитектических сталей, и условий образования поверхностных дефектов. Также рассмотрены существующие методы повышения качества поверхности непрерывно-литых слитков. Проведен анализ методов применяемых при исследовании теплового и термонапряженного состояния непрерывно-литых заготовок.

Во второй главе представлены данные о примененных в работе методах исследования. Описана разработанная модель формирования непрерывно-литого слитка в процессе непрерывной разливки стали на криволинейных МНЛЗ. Представлен новый оригинальный метод определения температурного состояния поверхности непрерывно-литого слитка с помощью устройств с ПЗС матрицей.

В предложенной математической модели помимо классических допущений, приводимых при моделировании процессов затвердевания, предложен расширенный способ задания граничных условий в ЗВО, который позволяет учесть локальное распределение коэффициентов теплоотдачи от охлаждаемой поверхности слитка. Для описания распределения воды на участке действия факела форсунки в данном диссертационном исследовании используется уравнение нормального распределения с введенным в него показателем прямоугольности, позволяющим корректировать распределение плотности орошения.

(, ч»- Л

1л

2<х.у) = Я ехр

Ь2"

V V /

1у

/*

/

(1)

5 = ——; ¿* = Л-£(в/2); Ду = /;•/£(/?/2), 1п(1/а)

где - плотность орошения в заданной точке поверхности, м /м*-ч; ц -

коэффициент пропорциональности, м3/м2 ч; Ь - высота расположения форсунки, м; а, р - углы раскрытия форсунки, град; п - показатель прямоугольности; а -допустимая погрешность.

Также был учтен эффект экранирования факела форсунки роликами системы ЗВО. Для определения условий экранирования предложено уравнение определения расстояния от поверхности сляба до форсуики, при котором струи смеси касаются поверхности ролика. •

А„ Rr+ (lr/cos(ß)-Rr)/sin(ß)- Ir ■ tg(ß), , (2)

где hn - расстояние от поверхности сляба до форсунки, м; Rr - радиус, ролика, м; 1Г~ половина шага между роликами, м; ß- угол раскрытия факела форсун-

!ки по малой оси, град.

В результате статистической обработки обобщенных данных других автоРов была выведена эмпирическая зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности орошения и температуры орошаемой поверхности.

Для учета особенностей охлаждения непрерывно-литых слитков, отливаемых на криволинейных MHJ13, была предложена методика определения максимально возможных площадей воздействия стекающей воды по малому и большому радиусам. В результате для получения значения длин зон стекающей воды (шириной зоны является ширина сляба) применяются уравнения:

хк = R/cos(y)-(¡-sin(y)), (3)

х, = R/cos(y) (¡+sin(y), (4)

где xr - длина контакта сляба и натекающей воды по малому радиусу, м; хи -длина контакта сляба и натекающей воды по большому радиусу, м; у - угол наклона поверхности сляба к вертикальной оси в месте контакта ролика, град.

Для численного решения дифференциальных уравнений разработанной математической модели используется метод конечных разностей. Оригинальной особенностью предложенного численного метода решения является применение неравномерной расчетной сетки, учитывающей распределение градиентов температуры по сечению слитка, что позволяет повысить точность расчетов.

Измерение температуры поверхности непрерывно-литой заготовки представляет большой интерес. Поэтому автором был предложен оригинальный метод бесконтактного измерения температуры объектов с помощью устройств с ПЗС матрицей. Выходными параметрами устройств с ПЗС матрицей являются характеристики интенсивности излучения в трех диапазонах длин волн. Для определения зависимости выходных параметров от температуры предложено проведение калибровки цифрового фотоаппарата при режиме съемки, обеспечивающем получение качественного фотоснимка в условиях металлургического цеха. Для исследований применялись цифровые фотокамеры Canon Power Shot А640, Canon Power Shot A710 IS, Olympus SP-500 UZ, Sony DSC-HÍO, Sony DSLR-A200 при следующих значениях: выдержка - 1/13 с, фокусное расстояние -21,71 мм, ISO - 100, диафрагма - 3,5. На рис. 1 представлена схема установки для проведения калибровки.

Нелинейность выходных параметров фотокамеры делает неудобным процесс обработки снимков, поэтому обобщая полученные результаты, нами было предложено уравнение для преобразования полученных данных:

Т = а

(у1С+ 0,05-Л)

+ Ь.

Рис. I. Схема установки для проведения калибровки цифрового фотоаппарата: I .-электропечь; 2. -образец: 3.-фотоаппарат; 4.-термопара; 5.-милливольтметр; б.-трансформатор; 7.-защитпый кожух

а

• ^ (5)

где Т - температура, °С; а, Ь - эмпирические коэффициенты; К и С -значения красного и зеленого компонентов отклика ПЗС матрицы соответственно, количество делений.

Пользуясь предложенной калибровкой можно проводить обработку цифровых фотоснимков ПС; верхности сляба для определения температуры при условии соблюдения параметров съемки устанозлен-ных в процессе эксперимента. Для повышения точности определения температуры предложено использовать фильтрацию регистрируемых данных.

В третьей главе представлены результаты исследования процесса формирования слябов в кристаллизаторе МНЛЗ с целью определения влияния параметров разливки на усадку непрерывно-литых слитков. Проведена проверка на адекватность разработанной математической модели формирования непрерывно-литых слитков в кристаллизаторе МНЛЗ.

Для обоснования адекватности математической модели использовали сопоставление экспериментальных данных о динамике затвердевания стали в кристаллизаторе МНЛЗ с расчетными. При сопоставлении результатов важно отметить сходство значений толщины корки стали на выходе из кристаллизатора при определении ее по математической модели и с помощью уравнения квадратного корня. Опираясь на проведенный анализ можно утверждать, что разработанная математическая модель с достаточной точностью описывает процессы формирования непрерывно-литых слябов в кристаллизаторе МНЛЗ и может быть использована для исследования влияния технологических параметров на процесс формирования слитков с целью повышения их качества.

Для оценки влияния различных технологических параметров на процессы формирования сляба, была проведена серия численных экспериментов при помощи разработанной математической модели и было изучено влияние изменения исходных данных на конечный результат расчета. В качестве результатов расчета, по которым оценивалось воздействие, выбрана средняя температура поверхности и толщина затвердевшей корки по широкой грани в момент выхода слитка из кристаллизатора МНЛЗ. Интервалы варьирования воздействующих параметров принимались на основании минимально и максимально возможных значений встречающихся на практике непрерывного литья заготовок.

В результате установлено, что на толщину корки стали при выходе сляба из кристаллизатора наибольшее влияние оказывают технологические параметры разливки: скорость разливки, перегрев стали, конусность кристаллизатора. Интервал кристаллизации также оказывает значительное влияние.

п

гл

Изменение конусности оказывает влияние на условия теплообмена между поверхностью сляба и стенкой кристаллизатора и на процесс формообразования сляба. Процессы теплообмена и усадки сляба в кристаллизаторе оказывают взаимное влияние друг на друга. Также важно учесть, что ширина слябов значительно больше их толщины (в 5 - 6,2 раза), а, следовательно, и количество тепла, отводимого от широкой грани кристаллизатора также примерно в пять раз больше чем от узкой грани. Поэтому можно утверждать, что конусность узких граней кристаллизатора слабо влияет на теплообмен в общем, а в основном выполняет роль формообразователя сляба. Следовательно, при определении рациональной конусности необходимо уделить большее внимание именно этой роли.

Большая усадка слитка по широкой грани определяет искажение профиля с'Пяба. Величина возникающего зазора (слиток-кристаллизатор) по узким граням зависит от усадки затвердевшей корки по широкой грани. Зазор по широкой грани зависит от усадки корки по узкой грани. Таким образом происходит перекрестное влияние теплоотвода по перпендикулярным граням на величины усадки этих граней.

В начальный момент сталь принимает форму кристаллизатора, а на выходе из него профиль слитка искажен различной по периметру усадкой. В таком случае для определения рациональной конусности нами рассмотрено три варианта. При недостаточной (рис. 2(а)) конусности узких граней кристаллизатора происходит процесс свободной усадки сляба без воздействия на формирующуюся корку сляба стенок кристаллизатора. В этом случае происходит сильное искажение профиля формирующейся заготовки в районе соединения условных участков с различной степенью усадки по узкой и широкой граням. Большее значение усадки по широкой грани вызывает растяжение корки слитка в углах сляба по узкой грани. На практике такая ситуация приводит к выпучиванию сляба по узким граням с образованием на них продольных трещин в районе углов.

При избыточной конусности кристаллизатора его стенки воздействуют на затвердевшую корку стали, тем самым поджимая ее к оси непрерывно-литой заготовки (рис. 2 (б)) Под воздействием стенок кристаллизатора корка стали сформированная по узкой грани сляба свободно перемещается, поскольку на пути перемещения находится жидкая сталь, а при высокой температуре металл достаточно пластичен. Однако, помимо этого, стенки кристаллизатора сжимают корку стали.

Рис. 2. Влияние конусности кристаллизатора на процесс формообразования затвердевающего сляба: а — недостаточная, б — избыточная, в - рациональная конусности

сформированную по широкой грани. Усилия, приложенные к корке, вызывают ее деформацию с образованием различного рода трещин. Также в этом случае происходит затирание в углах по узким граням нижней части кристаллизатора. Это приводит к повышенному износу рабочих пластин кристаллизаторов. Оба варианта характеризуются нежелательным искажением профиля сляба, и вызванными этим последствиями, приводящими к растрескиванию поверхности сляба.

Третий рассматриваемый вариант (рис. 2 (в)) это вариант рациональной конусности кристаллизатора. В этом случае стенки кристаллизатора воздействуют на корку стали, сформированную по узкой грани сляба, тем самым выравнивая искажения профиля сляба. Но при этом они не воздействуют на корку ста- и ли, сформированную по широкой грани. В этом случае не происходит «зажима-Л ния» сляба, и нет связанных с этим неблагоприятных последствий. /

Рациональная конусность кристаллизатора с постоянным значением уклона стенок в таком случае должна соответствовать величине усадки корки по широкой грани сляба за время нахождения слитка в кристаллизаторе.

Принимая затвердевшую корку стали за единичный элемент, температура которого определяется как среднее значение между температурой ликвидус и температурой на поверхности корки, можно рассчитать оптимальную конусность кристаллизатора:

( г ,-г . .ч-Л

w =

КР

1 -

■100 , (6)

J

где w - конусность узких стенок кристаллизатора, %; 1вк - ширина верхнего сечения кристаллизатора, м; hp, hKp - высота расчета и высота кристаллизатора соответственно, м; рж, ртв - плотность жидкой и твердой стали соответственно, м3/кг; v - скорость разливки, м/мин; к - коэффициент учитывающий кинетику затвердевания корки стали (0,2-0,25), мин"0,5.

Расчеты по итоговой формуле хорошо сходятся с расчетами по математической модели для рядовых марок сталей. При исследовании влияния состава разливаемой стали на основные параметры процесса формирования сляба в кристаллизаторе установлено, что в процессе разливки перитектических марок сталей наблюдаются повышенные значения усадки слябов в кристаллизаторе МНЛЗ. В связи с этим необходимо провести расчеты конусности действующих кристаллизаторов, позволяющие уточнить ее рациональные значения.

В четвертой главе представлены результаты исследования процесса формирования слябов в ЗВО МНЛЗ с помощью разработанных методик.

Для оценки адекватности предложенной методики оптического определения температуры, в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь», параллельно с процессом фотосъемки проводились контрольные измерения оптическим инфракрасным пирометром «Cyclops 100» с классом точности 0,5. Расхождение между результатами измерений при помощи фотоаппарата и пирометром не превышает 20 °С, что составляет 2% от измеряемых температур. Для измерений подобного рода такой результат является хорошим, следовательно, возможность проведения исследований по предложенной методике является обоснованной.

— О 185 370 555 74Ü 925 ! 110 1295 1480 1665 !850 Ширина слитка, мм о - измерения пирометром

Рис. 3. Результаты обработки цифрового фотоснимка: а - образец фотографии; б -температура (1) и градиенты (2) поверхности сляба: в - пэраженностъ окалиной

С помощью предложенной методики возможно определение распределения температуры, температурных градиентов и пораженности окалиной по поверхности непрерывно литой заготовки. Так на рис. 3 представлены результаты обработки цифрового фотоснимка (а). На рис. 3 (б) кривая 1 отображает изменение температуры поверхности по ширине сляба. На краях заготовки отмечается минимальная температура сляба. Также заметное снижение температуры отмечается в центре широкой грани сляба. Это понижение температуры связано с особенностью расположения водовоз-душных форсунок в ЗВО МНЛЗ в один ряд по оси вытягивания. Такой характер распределения температуры поверхности определяет наличие температурных градиентов по всей ширине сляба. Кривая 2 отображает распределение модулей температурных градиентов (°С/мм) по поверхности малого радиуса. Поскольку возникновение термических напряжений связано с

возникновением температурных градиентов, анализ данных по представленным зависимостям является весьма полезным в вопросе исследования влияния условий разливки стали на качество продукции. Степень пораженности поверхности сляба окалиной по ширине представлена на рис. 3 (в), из которого хорошо видно, что наименьшую степень поражения окалиной имеет центральная часть сляба, находящаяся под воздействием факелов водовоздушных форсунок. Напротив, на краях слитка, не попадающих под действие форсунок, очень часто образуется сплошная пленка окалины. Краевые участки сляба (рис. 3) характеризуются повышенными температурными градиентами, что приводит к увеличению вероятности образования поверхностных дефектов в углах непрерывно-литых заготовок. Для определения размеров зэн по углам непрерывно-литых заготовок характеризующихся резким понижением температуры автором были проанализированы данные, полученные при визировании поверхностей слябов, отливаемых на различных машинах, при различных сечениях, марках стали и технологических параметрах разливки. На расстоянии 45 м от мениска стали, размер этой зоны составляет примерно 13% от ширины сечения непрерывно-литой заготовки.

Также при помощи полученных экспериментальных данных проведена оценка адекватности разработанной математической модели затвердевания слябов в ЗВО, в результате которой установлено, что представленная модель с достаточ-

ной точностью описывает процессы формирования непрерывно-литых слябов в ЗВО МНЛЗ. С помощью математической модели проанализировано влияние основных технологических и конструкционных параметров ЗВО на термонапряженное состояние поверхности слябов. Результаты расчетов представлены на рис. 4.

1600

Ч>,% КТВ,

,влАс 1300

900

н600

-300

Ь О

0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Расстояние от мениска, м

-0.4 0 0.4 Ширина сляба, м

Рис. 4. Изменение температуры поверхности, коэффициента теплоотдачи и относительных термических напряжений по длине (а) и по ширине (6) непрерывно-литой заготовки: 1 -температура поверхности, °С; 2 - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К; 3 - относительные

термические напряжения, %

Кривая 2 (рис.4) изображает изменение коэффициента теплоотдачи от поверхности заготовки по длине вытягивания сляба. Пиковые значения коэффициентов теплоотдачи соответствуют местам воздействия водовоздушных факелов форсунок ЗВО. Протяженность пиков определяется характеристиками форсунок и межроликовыми промежутками. Эта протяженность определяет время воздействия пиковых значений теплоотвода на охлаждаемую поверхность при постоянной скорости вытягивания.

Колебания температуры поверхности непрерывно-литого сляба как видно из рис. 4 (кривая 1) зависят от изменения коэффициента теплоотдачи. При локальном увеличении интенсивности теплоотвода происходит понижение температуры на этом участке. Далее, при резком снижении теплоотвода, происходит разогрев поверхности до балансовых значений за счет внутреннего тепла. Как это видно из представленного на рис. 4 графика, при переходе слитка из кристаллизатора в зону подбоя коэффициент теплоотдачи падает, а температура поверхности возрастает. Также и при интенсивном охлаждении в местах воздействия факелов форсунок наблюдаются резкие изменения температуры поверхности непрерывно-литых слитков.

Локальные изменения температуры поверхности приводят к образованию термических напряжений. При повышении теплоотвода и, как следствие, сниже-

нии температуры поверхности, возникают сжимающие термические напряжения, а при обратном процессе - растягивающие. Эти повторяющиеся колебания относительных термических напряжений по длине вытягивания непрерывно-литого слитка наглядно изображены на рис. 4 кривая 3. Так как величина напряжений зависит от величины температурных градиентов, то модуль относительных термических напряжений зависит не только от интенсивности охлаждающего воздействия факелов водовоздушных форсунок, но и от скорости изменения теплоотвода. На графике распределения исследуемых параметров по ширине сляба рис. 4 (б), хорошо видна аналогичная описанной выше взаимосвязь воздействующих и контролируемых параметров.

В результате анализа термонапряженного состояния непрерывно-литых слябов, отливаемых на криволинейных МНЛЗ, установлены участки поверхности с повышенными значениями относительных термических напряжений. Таковыми участками являются: место выхода заготовки из кристаллизатора, угловые участки с пониженной температурой, участки воздействия факелов форсунок.

Таким образом, для улучшения термонапряженного состояния поверхности сляба целесообразно избегать перекрытия водовоздушными факелами форсунок краевых участков сляба с пониженной температурой, а также рекомендуется избегать эффекта перекрытия факелов форсунок путем их рационального расположения.

В пятой главе предложены рациональные технологические и конструкционные параметры процесса непрерывной разливки стали в слябы и приведены результаты их применения на производстве.

Представлены результаты статистических исследований производственных данных, при анализе которых установлено, что с увеличением ширины слябов повышается степень пораженности поверхностными дефектами. Доля зачищенных слябов с шириной 1850 мм в 3 раза больше чем при их ширине 1250 мм. Для получения обобщенных результатов по зависимости доли зачищенных слябов от конусности кристаллизатора, был введен критерий показывающий отношение величины уклона рабочих стенок кристаллизатора к ширине поперечного сечения сляба, который отражает относительное значение конусности кристаллизатора:

5 = Ат (7)

где 8 - относительное значение конусности кристаллизатора; - ширина поперечного сечения сляба, м; А - уклон рабочих стенок кристаллизатора, м.

Результаты статистической обработки зависимости доли зачищенных слябов от предложенной безразмерной величины 5 представлены на рис. 5 (цифры у точек представляют количество плавок), из которого хорошо видно, что в случаях разливки стали в кристаллизаторы с большей конусностью, доля зачищенных слябов снижалась. Таким образом, установлено, что применяемые значения конусности кристаллизаторов

35 30 25 20 15 10

Ч 5

203

♦ 215 178

V ♦

2о\

69

0,48 0,49

0,51 0,52

0,50 8 МО2

Рис. 5. График зависимости доли зачищенных слябов ог критерия д

соответствуют варианту недостаточной конусности при скоростях разливки ниже 0,9 м/мин.

Выводы, полученные при статистическом анализе, были подтверждены при проведении исследований на разработанной математической модели. В результате были предложены рекомендации по изменению базовых значений конусности кристаллизаторов, позволяющие проводить процесс непрерывной разливки стали при рациональных значениях технологических параметров. Применение предложенных рекомендаций на ОАО «МК «Азовсталь» позволило повысить качество поверхности слябов и снизить уровень их зачистки на 26 % для перитектических марок сталей.

Также проведено определение рациональных параметров для конструкции ЗВО приближенной к конструкции МНЛЗ № 4 ОАО «МК «Азовсталь», поскольку эта конструкция является наиболее устаревшей и наиболее нуждается в усовершенствовании. К тому же конструкции подобного рода еще часто встречаются на отечественных предприятиях, например на ОАО «ММК им. Ильича». В процессе

исследования предложено оригинальное технологическое решение позволяющее повысить качество поверхности непрерывно-литых слябов, которое заключается в развороте форсунок ЗВО на угол 4 - 6 градусов. Причем предложено проводить разворот форсунок попеременно в разные стороны для каждого ряда.

В предложенном варианте расположения форсунок характер воздействия их факелов на поверхность сляба значительно уменьшает площадь активного воздействия охлаждающей воды на краевые участки поверхности слитков. Также практически полностью исчезает эффект перекрытия факелов соседних форсунок. Рис. 6. Распределение средних температу- При этом происходит увеличение доли ры (а) и напряжений (б) по ширине сляба расхода охлаждающей воды, которая эк-во И секции МНЛЗ: ранируется роликами системы ЗВО с

1-базовый; 2-новый варианты 9П% до 22,3%, следовательно, не-

сколько уменьшается плотность орошения поверхности сляба, что приводит к незначительному снижению среднего коэффициента теплоотдачи на 4 - 6 %. Для того чтобы более детально оценить эффект от применения разворота форсунок во второй секции ЗВО, были проведены расчеты термонапряженного состояния поверхности непрерывно-литой заготовки для базовых и новых условий охлаждения (рис. 6). Кривые I отображают изменение параметра при базовом варианте охлаждения, а кривые 2 - при использовании предложенного варианта ориентации форсунок.

Из графика (а) на рис. 6 видно, что снижение активного охлаждения поверхности краевых участков сляба приводит к некоторому повышению температуры на них. При этом важно отметить, что изменение температуры поверхности

на этих участках становится более плавным. В то же время, при расчетах базового, варианта в краевых зонах наблюдается резкий перегиб температурной кривой, что

приводит к повышенным значениям температурных градиентов. Также разворот форсунок позволяет избавиться от периодических колебаний температуры поверхности на краевых участках сляба, вызываемых воздействием струй факела и, следовательно, от пиковых значений термических напряжений, что наглядно представлено на графике (б) рис. 6 Предложенные рекомендации позволяют значительно снизить величины термических напряжений на поверхности непрерывно-литого сляба за счет более рационального распределения охлаждающей воды в секциях ЗВО (рис. 7).

На основании проведенных исследований обоснована целесообразность предлагаемого технического усовершенствования конструкции ЗВО МНЛЗ. Применение предложенных рекомендаций к МНЛЗ с конструкцией ЗВО подобной рассмотренной выше, позволит снизить пораженность поверхностными трещинами слябов отлитых из трещи-ночувствительных (перитектических) марок сталей на 15 %.

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе представлены новые научно-обоснованные результаты теоретических и экспериментальных исследований, которые решают конкретное научное задание уменьшения образования трещин на поверхности непрерывно-литых слябов отливаемых на криволинейных МНЛЗ и повышения качества продукции, что имеет существенное значение для металлургии:

1. Установлено, что одной из технологических причин образования трещин на поверхности сляба является погрешность при расчете конусности кристаллизаторов МНЛЗ, связанная с тем, что не учитывается влияние температурно-зависимых параметров стали, в том числе коэффициента линейной усадки.

2. На базе разработанной математической модели формирования сляба в кристаллизаторе МНЛЗ предложена новая методика для определения рациональной конусности кристаллизатора, обеспечивающая уменьшение пораженно-сти слябов поверхностными трещинами. При исследовании процесса усадки профиля сляба определено, что наибольшее влияние на значение рациональной конусности кристаллизатора оказывает скорость разливки стали, влияние других параметров в несколько раз меньше.

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 £ 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5

Рис.

д

/у

//д , 1

// 1

I 2 - Хч.

л

о ууЧ^"™"' —• » У^.—

■'У, ,1 -1

л/ * х - 1

м

0 2 4 6 8

№ секции

7. Сопоставление средних относительных напряжений по секциям МНЛЗ 1 - базовый, 2 - новый варианты

3. Статистической обработкой большого массива плавок на ОАО «МК «Азовсталь» установлена зависимость между значением отношения конусности кристаллизатора к ширине сечения непрерывно-литого слитка и долей зачищенных слябов. Лишни данной зависимости показал, что разливка сталей с содержанием углерода 0,1 - 0,17 % для слябов шириной больше 1250 мм протекает при заниженных значениях конусности кристаллизаторов МНЛЗ от рациональных.

4. Путем экспериментальных исследований установлено, что зависимость значений выходных параметров цифровой фотокамеры от температуры визируемого объекта нелинейная. Для линеаризации найденной зависимости предложена корректировочная формула, что позволило применить данные выходных параметров ПЗС матриц фотокамер для определения температуры металла.

5. Предложена методика определения теплового состояния поверхности непрерывно-литого слитка с помощью цифровых камер с ПЗС матрицами, включающая в себя алгоритмы фильтрации данных от искажений, внесенных оксидной пленкой расположенной на измеряемой поверхности.

6. С помощью разработанной методики установлена связь между расположением форсунок в ЗВО МНЛЗ и распределением температуры по ширине сляба, а также пораженностью сляба окалиной. Также результаты замеров позволили определить размеры участков по краям сляба (13% от ширины сляба), характеризующиеся резким падением температуры, активного охлаждения которых рекомендуется избегать.

7. Разработан метод расчета распределения плотности орошения по поверхности сляба в ЗВО с учетом конструктивных особенностей МНЛЗ (геометрического расположения форсунок, характеристик и пространственной ориентации водовоздушного факела), что позволяет изучать влияние этих особенностей на термонапряженное состояние непрерывно-литой заготовки с целью снижения пораженное™ сляба поверхностными трещинами.

8. На основании измерения температуры поверхности и численных расчетов процесса формирования непрерывно-литой заготовки, определены участки на линии непрерывной разливки стали с наиболее неблагоприятными термонапряженными условиями охлаждения, что позволило определить вероятные причины образования поверхностных трещин слябов отливаемых из перитектиче-ских марок сталей.

9. Предложено новое технологическое решение вопроса о повышении качества поверхности непрерывно-литых слябов, которое заключается в развороте форсунок ЗВО на угол 4-6 градусов, что позволяет значительно снизить величины термических напряжений на поверхности непрерывно-литого сляба за счет более рационального распределения охлаждающей воды в секциях ЗВО.

10. На основании разработанных моделей и методов расчета составлен пакет программ для ПЭВМ, с помощью которого возможно проведение численных расчетов с целью определения рациональных технологических и конструкционных параметров слябовых криволинейных МНЛЗ.

11. Внедрение в кислородно-конвертерном цехе ОАО «МК « Азовсталь» рекомендаций по регламентации конусности кристаллизаторов МНЛЗ №3 и 5 для разливки перитектических марок сталей, а также по рациональному размещению и

ориентации форсунок ЗВО МНЛЗ № 4, позволило снизить пораженность слябов поверхностными дефектами и уменьшить долю зачищенных слябов на 26 % для МНЛЗ №3 и №5 и на 15 % для МНЛЗ №4. Использование результатов, полученных в диссертационной работе, также позволяет снизить отсортировку листов по поверхностным дефектам на 10% (отн.) для слябов отливаемых на МНЛЗ № 3,4 и 5, при этом ожидаемый экономический эффект составил 85,5 тыс. грн./год.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих публикациях:

1. Изучение распределения температуры по поверхности слябовой заготовки МНЛЗ с применением процесса обработки растрового изображения / A.B. Федосов, Е.А. Казачков, Е.А. Чичкарев // Металл и литье Украины № 11-12 2008 С.39-42

2. Метод определения температуры поверхности непрерывно-литой заготовки при помощи цифровой фотокамеры / Е.А. Казачков, A.B. Федосов,-Е.А. Чичкарев и др. // Процессы Литья 2009 №1 С. 71 - 76

3. Федосов A.B., Казачков Е.А. Определение локальных коэффициентов теплоотдачи от поверхности слябовой заготовки МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения / A.B. Федосов, Е.А. Казачков // Bíchuk Приазовського державного техшчного ушверситету Ks 18 2008 С. 44-49.

4. Математическое моделирование и оптимизация режимов вторичного охлаждения непрерывнолитых слябовых заготовок / Кислица В.В., Чичкарев Е.А., Федосов A.B. и др. // Bíchhk Приазовського державного техшчного ушверситегу № 17 2007 С. 50-55.

5. А.И. Корниенко, Е.А. Казачков, A.B. Федосов Особенности процесса затвердевания и формирования структуры слябов крупного сечения отливаемых на криволинейной МНЛЗ // Bíchhk Приазовського державного техшчного ушверситету № 14 2004 С. 65-68

6. Федосов A.B. Оптимизация режимов вторичного охлаждения слябовых заготовок с учетом определения локальных коэффициентов теплоотдачи от поверхности сляба // Тезисы докл. 10-й научно-техн. конф. молодых специалистов «Азовсталь - 2008».-Мариуполь. -2008. -С.56.

7. Федосов A.B. Изучение распределения температуры по поверхности слябовой заготовки МНЛЗ с помощью процесса обработки растрового изображения // Сб. тезисов VIII международной научно-техн. конф. молодых специалистов ОАО «ММК им. Ильича». -Мариуполь. -2008. -С. 11-12.

8. Носоченко О.В., Кислица В.В., Чичкарев Е.А., Казачков Е.А. Федосов A.B. Математическое моделирование и статистический анализ формирования осевой неоднородности слябовых заготовок //Сб. трудов 3-й Международной научно-техн. конф. «Прогрессивные технологии в металлургии стали, XXI век» г. Донецк 2006 г., -С. 274-279.

9. Чичкарев Е.А., Федосов A.B., Назаренко Н.В. Оптимизация режимов вторичного охлаждения при непрерывном литье слябовых заготовок из ниобий-содержаших марок стали // Тезиси доп. Мгждержавшй науково-методичнш кон-ференцп «Проблемы математического моделирования». - Днепродзержинск. -2008.-С.165 -167.

.16

10. Корниенко А. И. Формирование структуры слябов крупного сечения, отливаемых на криволинейной МНЛЗ / А. И. Корниенко, Е. А. Казачков, А. В. Федосов // Современные проблемы теории и практики производства качественной стили: тезисы докл. Междунар. науч. конф., посвящ. 60-летию каф. "Теория металлургических процессов" и 75-летию ПГТУ, 8-10 сент. 2004 г. -Мариуполь, 2004.-С. 171-173.

П.Федосов A.B., Казачков Е.А., Чичкарев Е.А. Моделирование усадки профиля сляба с целью оптимизации конусности кристаллизатора и повышение качества поверхности непрерывно-литых слябов // Тезисы докл. Международной научно-техн. конф. «Университетская наука». -Мариуполь: ПГТУ. -2009. -С. 119.

12. Федосов A.B., Казачков Е.А., Чичкарев Е.А. Влияние условий вторичного охлаждения МНЛЗ на тепловое состояние поверхности слябовых заготовок // Тезисы докл. Международной научно-техн. конф. «Университетская наука». -Мариуполь: ПГТУ. -2009. -С. 120,

13. Федосов А. В. Определение локальных коэффициентов теплоотдачи от поверхности слябовой заготовки МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения / А. В. Федосов, Е.А. Казачков // Университетская наука - 2008: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / ПГТУ. - Мариуполь, 2008. - Т. 1. - С. 219.

14. Бурлаков В.И. Влияние условий теплоотвода и состава стали на возникновение внутренних напряжений в процессе затвердевания слябовой заготовки непрерывной разливки / В. И. Бурлаков, А. В. Федосов // Университетская наука - 2008: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / ПГТУ. - Мариуполь, 2008.-Т. 1.-С. 220.

15. Статистический анализ условий формирования поверхностных дефектов на прокате ниобийсодержащих марок стали / Е. А. Чичкарев, А. В. Федосов, О.Б. Исаев, В.В. Кислица // Университетская наука - 2008: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / ПГТУ. - Мариуполь, 2008. - Т. 1. - С. 223.

16. Анализ и оптимизация режимов вторичного охлаждения непрерывно-литых слябовых заготовок / В. В. Кислица, О. Б. Исаев, Г. С. Филин, Е. А. Чичкарев, А. В. Федосов, Н. В. Назаренко // Университетская наука - 2007: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / ПГТУ. - Мариуполь, 2007. - Т. 1. - С. 106.

17. Казачков Е.А. Компьютерное моделирование процесса затвердевания слябов крупного сечения на МНЛЗ при асимметричном охлаждении в ЗВО / Е. А. Казачков, А. В. Федосов, А. И. Корниенко // XII региональная научно-техническая конференция "Университет городу", посвященная 75-летию ун-та: тезисы докладов / ПГТУ. - Мариуполь, 2005. - Т.1. - С. 78.

18.Федосов A.B. Особенности процесса затвердевания и формирования структуры слябов крупного сечения, отливаемых на криволинейных МНЛЗ / А. В. Федосов, Е. А. Казачков, А. И. Корниенко // XI региональная научно-техническая конференция: тезисы докладов / ПГТУ. - Мариуполь, 2004. - Т. I. -С. 74.

19. Федосов A.B. Кинетика процесса затвердевания непрерывно-литого слитка в зоне вторичного охлаждения / А. В. Федосов, Е. А. Казачков // X региональная научная и научно-техническая конференция: тезисы докладов / ПГТУ. -Мариуполь, 2003. - Т. 2. - С. 52.

Основной вклад соискателя в опубликованных в соавторстве работах:

[1], [2], [7] - автором проведены теоретические и экспериментальные исследования по разработке методики определения температуры металла с помощью устройств с ПЗС матрицами. Предложено уравнение связывающее значения отклика ПЗС матрицы с температурой металла. [3], [6], [12], [!3] - предложены основные уравнения позволяющие усовершенствовать математическую модель формирования непрерывно-литых слитков в условиях их отливки на криволинейных МНЛЗ. На основании моделирования предложено технологическое решение по изменению ориентации водовоздушных форсунок с целью улучшения качества поверхности слябов. [11], [14], [17]-[19] - автором разработано программное обеспечение для реализации математических моделей формирования слябов при их отливке на криволинейных МНЛЗ. [4], [5], [8]- [10], [15], [16] - автором принято участие в проведении теоретических и статистических исследований.

АНОТАЦ1Я

Федосов A.B. - Пщвищення якост! поверхж сляб1в ¡з трщиночутливих марок сталей, що вццшваються на криволшшних МБЛЗ. - Рукопис

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук за фа-хом - 05.16.02 - Металурпя чорних i кольорових метал1в i спешальних сплав1в. -Приазовський державний техшчний ушверситет Мппстерства ocbith i науки УкраУни, Мар1уполь, 2009 р.

Дисертащя присвячена дослщженню проблеми утворення TpiuwH на повер-XHi сляб1в в npoueci i'x вщливання на криволшшних МБЛЗ, а також розробщ тех-нолопчних рекомендацш, яю дозволять тдвищити якють поверхш сляб in вщли-ваних з трнциночутливих марок сталей ¡з вмютом вуглецю 0,1 — 0,17 %.

Для пщвищення точност1 дослщжень умов охолоджування безперервно-литих заготовок, що проводяться в ЗВО, розроблений метод безконтактного ви-значення теплового стану поверхш безперервно-литоУ заготтки за допомогою цифровоУ фотокамери. На шдстав1 статистичноУ обробки виробничих даних i математичного моделювання визначеж оптимальш значения конусност1 криста-л1затор1в слябових МБЛЗ для розливання перитектичних марок сталей. Так само вдосконалена математична модель визначення локальних коеф1щ£нт1в тепловщ-дач1 вщ noeepxni сляба в ЗВО криволшшноУ МБЛЗ. На УУ основ! запропоновано нове технолопчне ршення по 3Mini opieHTauii форсунок ЗВО, що дозволяе шд-вищити якють поверхш сляб1в. Очжуваний економ1чний ефектвщ впровадження результате дисерташйноУ роботи на ВАТ «МК «Азовсталь» склав 85 тис.грн/piK.

Ключов1 слова: безперервно-литий злиток, зона вторинного охолодження, форсунка, кристал1затор, конуешеть, сляб, поверхнев1 тр1щини, юрка зливка, ПЗЗ матриця, оптичний шрометр.

18

АННОТАЦИЯ

Федосов А.В. - Повышение качества поверхности слябов из трещиночув-ствительных марок сталей, отливаемых на криволинейных MHJ13. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности - 05.16.02 - Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов. - Приазовский государственный технический университет Министерства образования и науки Украины, Мариуполь, 2009 г.

Диссертация посвящена исследованию проблемы образования трещин на поверхности слябов в процессе их отливки на криволинейных MHJ13, а также разработке технологических рекомендаций, которые позволят повысить качество поверхности слябов отливаемых из трещиночувствительных марок сталей с содержанием углерода 0,1 - 0,17 %.

Для повышения точности проводимых исследований и установления условий охлаждения непрерывно-литых заготовок в ЗВО, разработан метод бесконтактного определения теплового состояния поверхности непрерывно-литой заготовки с помощью цифровой фотокамеры. Предложенная методика основывается на определенной зависимости величины отклика матрицы цифрового фотоаппарата от температуры светящегося объекта. Для оценки точности предложенной методики в условиях ОАО «МК «Азовсталь» проведена серия фотоснимков и контрольных измерений оптическим пирометром поверхности непрерывно-литой заготовки. Погрешность разработанной методики составила 2% от измеряемой температуры. На основании статистической обработки производственных данных и математического моделирования определены оптимальные значения конусности кристаллизаторов слябовых МНЛЗ для разливки перитектических марок сталей. Также усовершенствована математическая модель определения локальных коэффициентов теплоотдачи от поверхности сляба в ЗВО криволинейной МНЛЗ. На ее основе предложено новое технологическое решение по изменению ориентации форсунок ЗВО, позволяющее повысить качество поверхности слябов. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы на ОАО «МК «Азовсталь» составил 85 тыс.грн/год.

Ключевые слова: непрерывно-литая заготовка, зона вторичного охлаждения, форсунка, кристаллизатор, конусность, сляб, поверхностные трещины, корка слитка, ПЗС матрица, оптический пирометр.

THE SUMMARY

Fedosov A.V. Improvement surface quality of slabs made of steel grades, disposed to cracking, and casting in curved CCM . - Manuscript.

Dissertation for getting an academic degree for a candidate of technical sciences on speciality 05.16.02 - Metallurgy of ferrous and non-ferrous metals and spécial alloys. - Priazovskiy state technical university of Department of éducation and science of Ukraine, Mariupol, 2009.

Dissertation is devoted to research of problem of cracks formation on the slabs surface in the process of their casting in curved CCM, and also to development of technological recommendations which will allow to improve the surface quality of slabs made of steel grades, disposed to cracking, with the carbon content of 0,1 - 0,17 %.

To increase the accuracy of conducted researches slabs and cooling terms in secondary cooling zone, the method of surface strand thermal state contactless determination with the use of digital camera is developed. The offered method is based on certain dependence of digital camera matrix response rate on the temperature of luminous object. For the estimation of the offered method accuracy in conditions of «Azovstal» Iron and Steel Works a range of photos and check measurements of surface slab by the pyrometer is conducted. The temperature measurements error of the developed method is 2%. On the basis of the statistical production data manipulation and mathematical modeling the optimum values of mold taper for peritectic steel casting are defined. The mathematical model of local heat transfer coefficients from surface slab in secondary cooling zone of curved CCM is developed. On its basis a new technological solution towards the change of the orientation of nozzles of secondary cooling zone is offered; this solution allows to improve the quality of slab surface. Expected economic effect from dissertation results using in «Azovstal» Iron and Steel Works is 85 thousand hryvnas per year.

Key words: the section, secondary cooling zone, a nozzle, mold, taper, slab, surface crack, shell, CCD matrices, pyrometer.

Подписано к печати 09.11.2009 г. Формат 60x90 /16. У слов. печ. листов 0,9. Тираж 100 экз. Зак. № 241 Напечатано в Полиграфическом центре Приазовского государственного технического университета. 87500, г. Мариуполь, ул. Университетская, 7