Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ

Кислица, Вячеслав Владимирович

Металлургия черных, цветных и редких металлов

автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ

кандидата технических наук: Кислица, Вячеслав Владимирович
город: Москва
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.16.02

Диссертация по металлургии на тему «Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ"

На правах рукописи

КИСЛИЦА ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ^ УДАЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ТРУБНЫХ СТАЛЯХ ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ПОТОКАМИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ МНЛЗ

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных

и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0034ЭЗЗЫИ

Москва - 2010

003493389

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина»

Научный руководитель - доктор технических наук

Матросов Юрий Иванович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Кудрин Виктор Александрович

- кандидат технических наук Тиняков Владимир Викторович

Ведущая организация - ОАО «Новолипецкий

металлургический комбинат»

Защита состоится «/¿_» сЛЮУЮ 2010 г. в /К ч на заседании диссертационного совета Д217.035.02 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина» по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» www.chermet@chermet.net

Автореферат разослан « /С» ¿РС^РОи^,010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д217.035.02, кандидат технических наук

Т.П. Москвина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

К числу основных задач современной металлургии относится разработка и внедрение новых технологий, направленных на достижение высокой чистоты по неметаллическим включениям в листовом прокате, получаемом из непрерывнолитых слябов. Решение этих задач особенно актуально в связи с возрастанием требований к ограничению содержания неметаллических включений в толстолистовом прокате, предназначенном для изготовления труб большого диаметра для строительства новых мощных газонефтепроводов, работающих в экстремальных климатических и геологических условиях под высоким давлением, нередко в сейсмоопасных регионах.

Ключевым агрегатом машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), в котором возможно проведение операций по снижению загрязненности металла неметаллическими включениями, служит промежуточный ковш. Одним из способов рафинирования стали от неметаллических включений является использование секционированных промежуточных ковшей с переточными каналами в разделительных перегородках в сочетании с продувкой металла инертным газом через канальные фурмы.

Несмотря на многочисленные исследования, посвященные анализу процессов удаления неметаллических включений, до настоящего времени окончательно не установлены оптимальные условия рафинирования стали от неметаллических включений в промежуточном ковше МНЛЗ. Вследствие этого выбор конструктивных параметров промежуточных ковшей и условий продувки инертным газом носит преимущественно эмпирический характер. Количественные оценки изменения распределения неметаллических включений в ходе рафинирования стали весьма немногочисленны.

В этой связи исследование гидродинамики течений расплава в различных секциях промежуточного ковша, выбор рациональных конструктивных параметров перегородок и канальных протяженных фурм, отработка режимов продувки аргоном и количественная оценка влияния этих процессов на результаты рафинирования стали от неметаллических включений при непрерывной разливке являются актуальной научной задачей.

Цель работы и задачи исследования

логии рафинирования жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ для получения листового проката из низколегированных сталей ответственного назначения, в том числе предназначенного для изготовления магистральных газонефтепроводных труб большого диаметра.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать параметры промежуточных ковшей слябовых МНЛЗ, обеспечивающие эффективное удаление неметаллических включений к границе раздела «шлак - металл» за счет создания направленных гидродинамических потоков жидкого металла;

- определить методами физического и математического моделирования качественные и количественные характеристики структуры течений в промежуточном ковше МНЛЗ при различных режимах разливки;

- исследовать особенности формирования газожидкостных течений при донной продувке одиночной струей или системой струй инертного газа с целью установления оптимальных технологических параметров продувки;

- изучить особенности взаимодействия газовых и циркуляционных течений, определить влияние основных гидрогазодинамических факторов на эффективность удаления неметаллических включений при рафинировании жидкой стали в промежуточном ковше МНЛЗ;

- разработать комплексную технологию рафинирования металла от неметаллических включений в промежуточном ковше слябовой МНЛЗ с применением разработанных разделительных перегородок с переточными каналами оптимизированной конструкции, донными канальными фурмами для продувки металла аргоном, устройством для снижения циркуляции вблизи выпускного стакана промежуточного ковша;

- определить влияние разработанной новой технологии непрерывного рафинирования трубных сталей в промежуточном ковше МНЛЗ на загрязненность жидкого, литого и катаного металла неметаллическими включениями различного вида и размера.

Научная новизна

В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. В результате определения гидродинамических полей вектора скорости, образованных системой жидкометаллических струй в пространстве приемной и раздаточной секций промежуточного ковша МНЛЗ с разделительными перегородками с переточными каналами, установлены зависимость толщины перегородки от величины приведенного диаметра щелевого канала, максимальное значение угла наклона канала, суммар-

ная площадь сечения переточных каналов, расположение осей каналов по высоте перегородки.

2. Установлены закономерности формирования газожидкостных течений в жидком металле при донной продувке в промежуточном ковше МНЛЗ, конструктивные и газодинамические характеристики продувочных устройств, обеспечивающие течение инертного газа в жидкости в пузырьковом режиме, в том числе диаметр одиночного канала с1д продувочного устройства, зависимость от с10 расстояния между двумя рядом расположенными каналами и угол наклона к вертикали подаваемой газовой струи, при которых обеспечивается пузырьковое течение практически по всей глубине жидкого металла в промежуточном ковше.

3. Показано, что размещение продувочной фурмы вблизи разделительной перегородки приводит к улучшению условий рафинирования жидкого металла и снижению количества неметаллических включений в готовой стали за счет организации течения металла с одной зоной обратной циркуляции.

4. Разработана технология рафинирования стали ответственного назначения в промежуточном ковше МНЛЗ, направленная на снижение загрязненности жидкого, литого и катаного металла неметаллическими включениями, предусматривающая разделение объема ковша перегородками с трехрядными переточными каналами разработанной конструкции и в обработке металла в ковше газовыми струями, подаваемыми через донные керамические фурмы с определенным образом ориентированными каналами.

Практическая ценность и реализация работы

По результатам проведенных исследований разработана и внедрена технология рафинирования металла при разливке на слябовой криволинейной МНЛЗ через трехсекционный промежуточный ковш, в результате чего достигнуто снижение на 52% загрязненности литого металла неметаллическими включениями, полностью удалены включения размером более 30 мкм, на 40% сокращен уровень отсортировки листового проката по дефектам, выявляемым УЗК, на 15-20% сокращена хвостовая обрезь слябов при выводе МНЛЗ «на концы».

В конвертерном цехе комбината «Азовсталь» изготовлена промышленная партия непрерывнолитых слябов, прокатанная на стане 3600 на листы толщиной 15,7-19,1 мм. Листовой прокат использован для изготовления газопроводных труб проекта «Восточная Сибирь - Тихий океан».

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Установленное влияние геометрических параметров перегородки с переточными каналами на структуру потоков металла в раздаточной секции промежуточного ковша МНАЗ.

2. Установленные механизмы образования зоны замкнутой циркуляции над разливочным стаканом промежуточного ковша и способ ее устранения с применением огнеупорных рассекателей.

3. Закономерности влияния режимов продувки и параметров донной многоканальной фурмы с однорядным расположением каналов на формирование газодинамических потоков в раздаточной камере промежуточного ковша.

4. Установленные гидрогазодинамические факторы, обеспечивающие пузырьковый режим продувки по всей глубине металла в промежуточном ковше, исключающие взаимодействие газовых струй, поступающих из соседних каналов.

5. Выявленные условия течения металла с одной зоной обратной циркуляции при подаче газовой струи в раздаточной секции промежуточного ковша, улучшающие рафинирование жидкого металла.

6. Разработанные режимы комплексного рафинирования металла в промежуточных ковшах слябовых МНЛЗ в условиях конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь».

7. Выявленное влияние разработанной технологии рафинирования стали на снижение ее загрязненности неметаллическими включениями.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на:

1. The 4th European Continuous Casting Conference (Birmingham, UK, 2002).

2. Международной научно-технической конференции «Прогрессивные толстолистовые стали для газонефтепроводных труб большого диаметра и металлоконструкций ответственного назначения» (Мариуполь, 2004).

3. Международном научно-техническом конгрессе «Процессы плавки, обработки и разливки металлов: отливки, слитки, заготовки» (Киев, 2006).

4. The 2nd International Conference «Segregation and Precipitation» (Koshice, Slovakia, 2006).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в одной книге, 14 журналах и сборниках научных трудов, в том числе опубликовано пять статей в журналах, входящих в список изданий, рекомендованных ВАК. Получено пять патентов Украины на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 136 наименований. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОАЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность и обоснована цель проведенных исследований, сформулированы задачи, научная новизна и практическое значение диссертационной работы.

В первой главе рассматриваются современные способы рафинирования жидкой стали в промежуточных ковшах МНЛЗ и методы изучения потоков металла в различных участках промежуточных ковшей. Наибольшее распространение получили следующие методы удаления неметаллических включений в промежуточных ковшах: применение ковшей увеличенной вместимости; использование покровных рафинировочных шлаков различного состава; разделение объема ковша (секционирование) с помощью порогов и перегородок различной конфигурации; использование устройств типа «турбостоп» и др. Находят применение и такие способы борьбы с неметаллическими включениями в промежуточном ковше, как обработка металла в ковше активными материалами (обычно кальцийсодержащими), использование технологии поточного вакуумирования металла, электромагнитное перемешивание металла.

Однако существующие технические решения носят порой противоречивый характер и не позволяют аргументированно установить и реализовать оптимальные условия удаления неметаллических включений в соответствии с возросшими требованиями к металлу ответственного назначения, например, к сталям для магистральных газонефтепроводов..

Во второй главе представлено обоснование выбранных материалов и методов проведения экспериментов. Приведено описание методологии физического моделирования потоков в различных секциях промежуточного ковша МНЛЗ, которое включает в себя обоснование и выбор основных критериев гидрогазодинамического подобия. С учетом автомодель-ности критерием, определяющим гидродинамические условия, является критепий Фоуда Гп

где V- скорость движения жидкости в характерном сечении, м/с; d - характерный размер, м.

При моделировании газодинамических явлений использован критерий Маха М, который представляет собой отношение скорости движения газа V в определенной точке к скорости движения звука акр в этой точке:

М =——. (2)

акр

Приводится описание экспериментальной установки, оснащенной специальным оборудованием для управления гидрогазодинамическими характеристиками с достаточной степенью точности (1,5-2,5%). Раскрывается сущность использования метода визуализации для регистрации гидрогазодинамических явлений.

В качестве материала исследований в диссертационной работе выбраны микролегированные трубные стали категории прочности Х60-Х70. Выплавку сталей осуществляли в большегрузных 350-тонных конвертерах, разливали на криволинейных двухручьевых МНЛЗ в слябы сечением 0,25+0,3x1,85 м и прокатывали на стане 3600 ОАО «МК «Азовсталь» на листы толщиной 15,7-19,1 мм.

Лабораторные исследования включали в себя исследования жидкого, литого и деформированного металла. Загрязненность металла включениями различного вида, а также общий индекс загрязненности оценивали по ГОСТ 1778-80 (метод Л).

Исследования загрязненности литого металла проводили:

- по серным отпечаткам (метод Баумана) и по результатам глубокого («горячего») травления 50%-ным раствором НС1 темплетов, отобранных по всей ширине слябов с оценкой по стандартным шкалам ОСТ 14-4-71;

- на шлифах, вырезанных из темплетов по их толщине, оценивали природу, форму, размер и распределение включений по типам и размерным группам. Количественный подсчет содержания неметаллических включений проводили методом индексов по ГОСТ 1778-70 (метод Л) при 500-кратном увеличении с помощью микроскопа «Неофот-2».

Оценку загрязненности металла в деформированном состоянии неметаллическими включениями различных типов (оксиды, сульфиды, силикаты) проводили путем определения максимальной и средней величины включений (метод Ш6 по ГОСТ 1778-80).

Оценку соответствия листового проката требованиям стандартов (ГОСТ 22727, SEL 072) проводили ультразвуковым методом (УЗК) на установке ДУЭТ-5 толстолистового стана 3600 ОАО «МК «Азовсталь».

Определение природы происхождения обнаруженных неметаллических включений проводили микрорентгеноспектральным анализом на

автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе ULTRA 55. Количественный химический состав неметаллических включений определяли микрорентгеноспектральным методом на спектрометре энергетической дисперсии INKAPentaFETx3.

В третьей главе изложены результаты изучения гидродинамических аспектов рафинирования металла в промежуточных ковшах МНАЗ. В качестве рабочей гипотезы эффективности рафинирования стали принято условие транспортирования металла, поступающего в раздаточную секцию, в зону раздела «шлак-металл». Это способствует увеличению времени пребывания металла в промежуточном ковше и созданию условий всплывания неметаллических включений в прямом потоке.

Гидравлический анализ движения жидкой стали в секционированном промежуточном ковше позволил уточнить величину поперечного сечения щелевого канала (h/B = 3), толщину перегородки (I = 3h), ограничить величину угла наклона щелевого канала к горизонтали значением не более 45°. Проведенное на холодных жидкостях физическое моделирование качественно подтвердило правильность принятой рабочей гипотезы. Полученная информация позволяет установить размеры характерных структурных зон при течении жидкой стали.

Для расчета гидродинамических характеристик различных схем течения жидкого металла в приемной и раздаточной секциях промежуточного ковша МНАЗ использовали математическую модель и пакет прикладных программ, построенных на основании уравнений Навье - Стокса и неразрывности, дополненных соотношениями для к-е модели турбулентности.

Полученные данные по структуре течения в приемной секции позволяют оптимизировать технологические операции, сопутствующие обработке жидкой стали в промежуточном ковше МНАЗ. Показано, что величины горизонтальной {VJ и вертикальной (Vy) составляющих скорости движения потоков металла у разделительных перегородок достаточно малы и составляют 0,05 м/с и 0,01 м/с соответственно, что дает методическое обоснование рассматривать течения в каждой секции промежуточного ковша независимо и раздельно.

Установлено, что формирование структуры течений в раздаточной секции зависит от условий ввода жидкой стали через переточные каналы в разделительной перегородке. На рис. 1, а показано поле вектора скорости с трехрядным расположением переточных каналов при их углах наклона а = 0°.

Полученные с помощью математического моделирования результаты показывают, что поступающая в раздаточную секцию жидкая сталь

и о X я

н о ш

X «

о н и о

1,8 2.0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2

Расстояние от оси ковша, м

3,4 3,6

<а

о «

ь о ш

X «

о н о и м

о.

1,6 1,8 2,0 1Л 2,4 2,6 2Л 3,0 3,2 3,4 3,6

Расстояние от оси ковша, м

Рис. 1. Поля вектора скорости при использовании разделительных перегородок с трехрядным расположением переточных каналов: а - аг = а2 = а3 = 0°;

б-а1 = а2 = а3 = 30°

по кратчайшей траектории движется к разливочному стакану в кристаллизатор. Видно, что над струей располагается достаточно большая циркуляционная зона, которая препятствует всплытию неметаллических включений. Полученные данные демонстрируют, что перегородка с горизонтальными каналами не способствует получению высококачественного металла.

Картина течения металла при увеличении угла наклона каналов а до 30° (рис. 2, И) существенно меняется. В этом случае наблюдается достаточно устойчивое течение вдоль верхней границы, имитирующей шлак, и развитая зона обратной циркуляции.

Для обеспечения стабильного перетока металла из приемной в раздаточные секции промежуточного ковша при переходных режимах раз-

Раздаточная секция

Рис. 2. Схема размещения разделительных перегородок с переточными каналами разработанной конструкции

ливки, связанных с понижением уровня металла в промежуточном ковше МНАЗ, предложено выполнять верхний ряд каналов в виде цилиндрических горизонтальных отверстий (Патент Украины 43121, опубликован 10.08.2009 г.). Однако данное допущение не приводит к изменению общей благоприятной картины циркуляционных течений в продольном сечении раздаточной секции ковша (рис. 2), достигаемой благодаря расположению двух других каналов под углами 23° и 35°, соответственно.

В результате проведенных исследований движения потоков металла над стаканом-дозатором промежуточного ковша определены условия образования затягивающей воронки (зоны вовлечения включений) - критический напор (Н ):

где И - эквивалентный диаметр канала стакана промежуточного ковша; Уд - средняя скорость истечения металла из ковша; q - расход металла.

Определено, что гидродинамический напор, позволяющий осуществлять слив металла из промежуточного ковша без образования зоны вовлечения включений, должен быть больше критического, составляющего 280-340 мм. Диаметр зоны захвата в горизонтальной плоскости составляет 2,5-3 диаметра выпускного стакана. Полученные результаты исследования особенно актуальны для переходных режимов разливки (пуск и вывод МНЛЗ на «концы», замена промежуточного ковша и др.).

Предложено обоснованное техническое решение по устранению или максимальному ослаблению вихревой зоны захвата путем уменьшения циркуляции разбивкой замкнутых циркуляционных вихрей в районе стакана-дозатора промежуточного ковша с помощью специальных огнеупорных рассекателей (Патент 26194 Украины, опубликован 10.09.2007).

Установлено, что эффективным расстоянием от торцевой части огнеупорного рассекателя до стопора следует считать не более 55-60 мм,

(3)

при этом рассекатели располагаются в малой торцевой стенке промежуточного ковша.

В четвертой главе приведены результаты исследования взаимодействия гидрогазодинамических потоков в раздаточной секции промежуточного ковша слябовой двухручьевой МНАЗ. Автор предположил, что газовые потоки в виде совокупности газовых пузырей являются транспортирующим средством жидкого металла в зону раздела «металл-шлак», где и осуществляется процесс ассимиляции неметаллических включений жидким шлаком. Процесс эффективен при удалении пузырьков газа через слои рафинирующей и теплоизолирующей смеси. Установлено, что для этого необходимо соблюдение следующего условия: отношение диаметра пузырька газа (12 при достижении им границы раздела «шлак-металл» к диаметру пузырька газа в момент отрыва от подводящего канала фурмы с11 должно быть равно 1,8 -е- 2,2 = 1,8 н- 2,2).

Исходя из равенства подъемной силы и силы поверхностного натяжения

^•¿(Р'-Р")^^^, (4)

где 7?1 - радиус пузыря в момент отрыва, м; 7?0 - радиус отверстия подводящего канала фурмы, м; а - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; г', г" - плотность металла и пузырька аргона, кг/м3, можно вычислить диаметр подводящего канала фурмы.

Методами физического моделирования на холодных жидкостях (система «вода-воздух») установлена зависимость расхода газа от давления в ресивере (аргонопроводе). По фотографиям, характеризующим взаимодействие газожидкостного потока с условной границей «шлак-металл», выбрано значение расхода газа (¿^ минимизирующее поверхностные возмущения.

При рассмотрении полученных закономерностей движения газовых струй видно, что при вертикальном вводе газа сначала формируется струйное течение, которое на некотором расстоянии от дна начинает распадаться на отдельные пузырьки (рис. 3, а, б). При расстоянии между двумя вертикальными каналами БЬ, равном 10^ истекающие газовые струи соединяются в одну, что перемещает распад газовых струй на более высокие горизонты (рис. 3, в). При О! > 4СЦ, такого явления не наблюдается (рис. 3, г). При вводе газовой струи под углом к вертикали образование газовых пузырьков начинается сразу же у места ввода газа (рис. 3, д). Таким образом, в процессе моделирования разработаны такие условия, при которых движение газовой фазы в жидкости происходит в пузырьковом

а 6 в г д

Рис. 3. Особенности истечения газовых струй в жидкость при различных условиях ввода газа и расположения каналов фурм

Рис. 4. Расположение фурм в донной части раздаточной секции:

1,3- опытная и сравнительная раздаточные секции; 2 - исследованные варианты расположения донной керамической фурмы; 4 - разделительная перегородка; 5 - приемная секция; 6 - стакан промежуточного ковша

режиме (Патент Украины 43122, опубликован 10.08.2009).

Исследование взаимодействия системы газовых и жидкометалличе-ских струй проводили для варианта перегородки с каналами, расположенными на трех уровнях, для которых значения углов наклона а составляют соответственно 23°, 35° и 0°.

Исследованные варианты расположения фурмы в донной части раздаточной секции показаны на рис. 4.

1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6

Расстояние от оси ковша, м

Рис. 5. Поле вектора скорости при оптимальном расположении фурмы за разделительной перегородкой

2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 Расстояние от оси ковша, м

Рис. 6. Поле вектора скорости при уровне металла в раздаточной секции, равном 0,75 м

Проведенные вычисления поля вектора скорости в ограниченном пространстве за перегородкой показывают, что при продувке аргоном формируются потоки с двумя циркуляционными зонами, если фурма располагается перед разливочным стаканом. Следует отметить, что чем дальше фурма расположена от стакана, тем меньше размер циркуляционной зоны, расположенной вблизи перегородки. Показано, что при оптимальном расположении фурмы можно получить течение с одной циркуляционной зоной (рис. 5).

Учитывая необходимость повышения выхода годного металла, особое внимание уделено переходным режимам непрерывной разливки стали (наполнение промежуточного ковша в начальный период разливки, опо-

рожнение ковша в заключительной стадии разливки). На рис. 6 показана структура течений при продувке металла аргоном и снижении уровне металла в ковше до 0,75 м.

Показано, что при уровнях металла в промежуточном ковше равных 0,85-1,1 м структура течений идентична стационарному режиму разливки. При понижении уровня кк ниже 0,85 м образуется циркуляционная зона у торцевой стенки раздаточной секции, уменьшаются размеры основной циркуляционной зоны, уменьшается длина траектории движущихся к разливочному стакану объемов металла, что способствует попаданию большего количества неметаллических включений в кристаллизатор. Вследствие этого, при понижении уровня металла в промежуточном ковше продувка не является эффективной и ее следует исключить. Установлено, что при наполнении промежуточного ковша, когда подачу аргона прекращать нельзя в силу особенностей технологического процесса, необходимо обеспечить управление технологическими параметрами продувки таким образом, чтобы сократить до минимума отрицательное воздействие подаваемой газовой фазы на структуру циркуляционных течений.

В пятой главе представлены результаты промышленного внедрения технологии рафинирования металла в промежуточном ковше.

Промышленные испытания проводили при разливке микролегированных ниобийсодержащих трубных сталей на криволинейных двух-ручьевых МНАЗ конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь». Разливку металла из промежуточного трехсекционного ковша вместимостью 38 т в радиальный кристаллизатор (радиус 10 ООО мм) осуществляли струей, затопленной на 100-150 мм ниже мениска металла в кристаллизаторе через погружаемый глуходонный стакан с двумя боковыми симметричными выходными отверстиями суммарной площадью 90 см2 с углом наклона 15° относительно горизонта. Массовая скорость разливки составляла 37,8-48,6 кг стали/с.

Использование разделительной перегородки усовершенствованной конструкции, имеющей отношение толщины перегородки к диаметру канала 5пер/^кан в пределах 2,14-3,60 и с углами наклона двух нижних каналов 23° и 35° соответственно, позволило существенно сократить загрязненность литого и катаного металла неметаллическими включениями и обеспечить 100%-ный выход годного листового проката по содержанию неметаллических включений для труб проекта «Восточная Сибирь - Тихий океан». Результаты оценки загрязненности опытного и сравнительного металла по пробам, отобранным из кристаллизатора МНАЗ, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Сравнительные результаты оценки загрязненности жидкого металла

Вариант технологии Индекс загрязненности, /х 10~3 по ГОСТ 1778, метод Л Снижение общей загрязненности, %

Оксиды Силикаты Общий индекс Крупные включения*

Сравнительная 2,3 0,68 1,77 - 3,96 0,69 26,5 - 30,4

Опытная 2,6 0,50 1,00 - 2,84 0,28

* Размер включений более 20 мкм.

Таблица 2. Результаты оценки загрязненности неметаллическими включениями и отсортировка листового проката из трубных сталей

Вариант технологии Содержание неметаллических включений, балл (ГОСТ 1778, метод Ш6) Отсортировка, листов / плавку

Сульфиды СХ СНД УЗК плена Всего

ср. макс. ср. макс. ср. макс.

Сравнительная 0,01 0,05 0,72 1,27 2,03 2,41 0,52 1Д9 1,71

Опытная 0 0 0,63 1,17 1,80 2,14 0,44 0,92 1,36

Примечание. СХ - силикаты хрупкие; СНД - силикаты недеформируемые.

Усредненные сравнительные результаты уровня загрязненности и отсортировки листового проката трубных сталей по дефектам, связанным с наличием неметаллических включений, приведены в табл. 2.

В результате применения разработанной технологии непрерывной разливки стали через промежуточные ковши, оборудованные огнеупорными рассекателями, установленными в раздаточных секциях, отмечено снижение в 1,3-1,5 раза отсортировки по дефектам, выявляемым ультразвуковым контролем листов, прокатанных из слябов, отлитых на переходных режимах разливки. Данные по снижению отсортировки приведены на рис. 7.

Кроме того, данная технология позволяет сократить на 15-20% хвостовую обрезь слябов при выводе МНАЗ «на концы».

При промышленном опробовании комплексной технологии рафинирования металла в промежуточном ковше, включающей в себя применение разделительной перегородки оптимизированной конструкции, донных многоканальных фурм с пространственно ориентированными каналами для продувки металла аргоном (Патент 26193 Украины, опубликован 10.09.2007) получены следующие результаты оценки загрязнен-

Сталь Х60 Сталь Х70

□ Опытный [П Сравнительный

Рис. 7. Индексы отсортировки листов из трубных сталей по дефектам УЗК

Таблица 3. Результаты оценки загрязненности жидкого металла по типам включений

Вариант технологии Оценка Индекс загрязненности, /х 10~3 по ГОСТ 1778, метод Л Степень рафинирования, %

Силикаты Сульфиды Нитриды Общий

Сравнительная Диапазон 0,51-0,71 0,02-0,09 0,030,06 0,620,79 5,0 - 27,5

Среднее 0,61 0,05 0,05 0,71 15,4

Опытная Диапазон 0,41-0,66 0,01-0,04 0,01-0,04 0,470,72 13,2 - 45,7

Среднее 0,52 0,03 0,03 0,57 31,6

ности жидкого металла, отобранного из кристаллизаторов опытного и сравнительного ручьев МНАЗ (табл. 3).

Результаты оценки загрязненности литого металла по типам включений на пробах, отобранных от слябов, приведены в табл. 4.

Достигнуто значительное (практически в два раза) снижение суммарного индекса загрязненности литого металла, отлитого по разработанной технологии.

Результаты оценки загрязненности литого металла по размерным группам на пробах, отобранных от слябов, приведены в табл. 5.

Таблица 4. Результаты оценки загрязненности литого металла по типам включений

Вариант технологии я Ж Индекс загрязненности, /х 10 3 по ГОСТ 1778, метод Л

и Я- о Силикаты Оксиды Сульфиды Общий

Сравнительная Диапазон 0,23 - 1,48 0,08 -1,08 0,06 - 0,44 0,83 - 2,33

Среднее 0,78 0,62 0,25 1,63

Опытная Диапазон 0,01 - 0,44 0,10 - 0,66 0,05 - 0,36 0,46 - 1,24

Среднее 0,23 0,35 0,16 0,86

Таблица 5. Результаты оценки загрязненности литого металла по размерным группам

Вариант технологии Количество включений в размерной группе, %

до 10 мкм 10 - 20 мкм 20 - 30 мкм более 30 мкм

Сравнительная 43,4 18,1 9,5 29,0

Опытная 68,9 8,5 22,6 -

Экономический эффект от внедрения разработанной технологии получен за счет освоения производства высокорентабельного толстолистового проката трубных сталей с повышенными требованиями по содержанию неметаллических включений, а также обусловлен уменьшением отсортировки проката по дефектам, выявляемым при УЗК. В условиях ОАО «МК «Азовсталь» экономический эффект составил 255 руб/т.

Общие выводы:

1. На основании теоретических исследований гидродинамических характеристик течения жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ разработана технология рафинирования трубных сталей от неметаллических включений путем управления потоками в пространстве раздаточной секции промежуточного ковша МНЛЗ с разделительными перегородками и донными фурмами для продувки инертным газом; установлен механизм влияния гидрогазодинамических течений на удаление неметаллических включений из стали, основанный на организации движения жидкого металла вдоль границы раздела «шлак-металл» в циркуляционном режиме; установлены условия течения металла с одной зоной обратной циркуляции при подаче газовой струи в раздаточную секцию промежуточного ковша, благоприятные для удаления неметаллических

включений из стали и выполняемые при размещении продувочной фурмы вблизи разделительной перегородки; установлено положительное влияние разработанной технологии на чистоту металла по неметаллическим включениям.

2. Впервые разработана технология продувки металла инертным газом, предусматривающая подачу газовых струй под углом 30°-60° к вертикали и двухрядное расположение каналов на рабочей поверхности фурмы в шахматном порядке, что обеспечивает пузырьковый режим по всей глубине ванны в промежуточном ковше.

3. Для организации максимального взаимодействия металла со шлаком в зоне их раздела предложено трехрядное расположение осей каналов разделительной перегородки К2яК3с углом наклона к горизонту 30". Установлено, что наилучшая структура потоков в раздаточной секции промежуточного ковша обеспечивается при следующих соотношениях параметров разделительных перегородок: отношение длины канала (1кан) к его приведенному диаметру 1тн1 с1кан = 3; высота уровней расположения осей каналов К, К2 и К3, - соответственно 0,09; 0,21 и 0,45 от общей высоты перегородки; суммарная площадь сечения переточных каналов - 450 см2.

4. Определены параметры зоны вовлечения включений в канал стакана-дозатора промежуточного ковша (затягивающей воронки) в условиях МНАЗ конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь» (высота зоны 280-340 мм, диаметр в горизонтальной плоскости - 2,5-3 диаметра выпускного стакана), для подавления которой разработан эффективный способ, заключающийся в установке огнеупорного рассекателя в торцевой стенке ковша на расстоянии не более 55-60 мм от стопора.

5. В результате анализа гидрогазодинамических потоков выявлена многофакторность механизма удаления включений, в том числе их коагуляция в зоне обратной циркуляции, всплывание включений диаметром (0,08-0,10) х 10~3 м и более в пределах прямого потока и удаление более мелких включений путем их транспортирования газовыми пузырьками в объеме «присоединенного» металла к границе раздела «шлак-металл».

6. Разработаны конструкция донной многоканальной фурмы с двухрядным расположением подводящих каналов и режимы продувки стали, обеспечивающие гарантированное прохождение пузырька газа через слой покровного шлака.

7. В результате применения разработанной технологии рафинирования металла в промежуточном ковше МНАЗ достигнуто уменьшение общей загрязненности литого металла неметаллическими включениями в 2 раза и практически полное удаление включений размером более 30 мкм; применение огнеупорных рассекателей в торцевой стенке ков-

ша позволило сократить в 1,3-1,5 раза отсортировку по дефектам УЗК листового проката из переходных слябов, а также уменьшить на 15-20% хвостовую обрезь слябов.

8. По разработанной технологии непрерывного рафинирования металла в промежуточном ковше изготовлено более 400 тыс. т толстолистового проката из трубных сталей категории прочности Х60-Х70. Экономический эффект от внедрения технологии составил 255 руб. на 1 т листового проката.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Исаев О.Б., Чичкарев Е.А., Кислица В.В., Лившиц Д.А., Носочен-ко О.В., Матросов Ю.И. Моделирование современных процессов вне-печной обработки и непрерывной разливки стали. - М.: Металлургиздат, 2008. - 373 с.

2. Исаев О.Б., Носоченко О.В., Лепихов A.C., Кислица В.В., Диюк Е.Ф. Промежуточный ковш - ключевое функциональное звено для получения высококачественной металлопродукции // Сталь. - 2001.

- № 7. - С. 20-23.

3. Мельник С.Г., Носоченко О.В.. Лепихов A.C., Исаев О.Б., Кислица В.В,, Крутиков В.П., Бузун И.Л. Снижение содержания неметаллических включений в стали для толстолистового проката // Металлург.

- 2003. - № 8. - С. 42-43.

4. Носоченко О.В., Лившиц Д.А., Бабанин А.Я., Кислица В.В., Исаев О.Б. Технология ввода реагентов в промежуточный ковш при разливке стали на МНЛЗ // Сталь. - 2007. - № 6. - С. 13-16.

5. Дюдкин Д.А., Белоусов В.В., Бабанин А.Я., Исаев О.Б., Комаров В.Ф., Кислица В.В, Влияние переходных режимов непрерывной разливки на качество заготовки // Сталь. - 2008. - № 9. - С. 20-22.

6. Кислица В.В., Исаев О.Б., Матросов Ю.И., Белоусов В.В., Гончар Б.С., Диюк Е.Ф. Исследование гидрогазодинамики процесса рафинирования металла в промежуточных ковшах // Сталь. - 2009. - № 8. -С. 24-27.

7. Кислица В.В., Чичкарев Е.А., Исаев О.Б. Совершенствование и внедрение комплексной технологии рафинирования стали в промежуточных кошах МНЛЗ // Черная металлургия: Бюл. НТ и ЭИ. - 2009. - № 2.

- С. 17-21.

8. Носоченко О.В., Мельник С.Г., Лепихов Л.С., Исаев О.Б., Кислица В.В., Крутиков В.П. Разработка технологии производства стали для получения толстолистового проката с повышенными требованиями по содержанию неметаллических включений // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 7. - С. 86-90.

9. Исаев О.Б., Носоченко О.В., Лепихов Л.С., Кислица В.В. и др. Усовершенствование конструкции промежуточного ковша для получения высококачественной стали // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 7. - С. 202-206.

10. Nosochenko О., Lepikhov L., Isayev О., Kislitsa V., Krutikov V. Complex of technological process for tundish refining of line pipe steel used for manufacture of plates with higher ultrasonic requirements // 4th Eur. Cont. Cast. Conf. Birminham, 2002. - P. 69-75.

11. Лепихов Л.С., Мельник С.Г., Исаев О.Б., Кислица В.В., Крутиков В.П., Диюк Е.Ф. Технология производства непрерывнолитых заготовок для штрипсов с повышенными требованиями по ультразвуковому контролю // Междунар. научно-техн. конф. «Прогрессивные толстолистовые стали для газонефтепроводных труб большого диаметра и металлоконструкций ответственного назначения». - М.:, Металлургиздат, 2004. - С. 13-15.

12. Ефимов Г.В., Ефимова В.Г., Диюк Е.Ф., Симановский В.М., Носоченко О.В., Койфман А.А., Кислица В.В., Ковура А.Б., Филин Г.Н.

Разработка и внедрение технологии рафинирования стали в процессе непрерывной разливки на МНЛЗ на ОАО «МК «Азовсталь»: Сб. тез. докл. Междунар. научно-техн. конгр. «Процессы плавки, обработки и разливки металлов: отливки, слитки, заготовки». Киев, 2006. - С. 14-16.

13. Isayev О., Nosochenko О., Kislitsa V. Development of the continuous casting technology of Nb-content steel grades for internal slabs and plates quality improvement // Proc. of 2nd Int. Conf. «Segregation and Precipitation-2006». Koshice. Slovakia, 2006. - P. 85-93.

14. Кислица B.B., Филин Г.Н., Чичкарев E.A., Рудакова С.Г. Процессы коагуляции и удаления неметаллических включений в промежуточном ковше МНЛЗ // Междунар. научно-техн. конф. «Университетская наука -2007». Мариуполь, 2007. - С. 107.

15. Пат. 26193 Украины, МПК (2006) С22В 9/00. Способ непрерывного рафинирования стали в промежуточных разливочных ковшах / Диюк Е.Ф., Носоченко О.В., Кислица В.В. и др. Опубл. 10.09.2007, Бюл. №14.

16. Пат. 26194 Украины, МПК (2006) B22D11/00. Способ предотвращения завихрений в расплаве металла над выпускным стаканом / Диюк Е.Ф., Носоченко О.В., Кислица В.В. и др. Опубл. 10.09.2007, Бюл. № 14.

17. Пат. 32074 Украины, МПК (2006) В22В 11/00. Огнеупорный блок для ввода газов в расплавленный металл / Диюк Е.Ф., Носоченко О.В., Кислица В.В. и др. Опубл. 12.05.2008, Бюл. № 9.

18. Пат. 43122 Украины, МПК (2009) В22Э 11/10. Огнеупорный блок для ввода газов в расплавленный металл / Кислица В.В., Диюк Е.Ф. и др. Опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15.

19. Пат. 43121 Украины, МПК (2009) В22В 11/10 и С21В 3/04. Сменная огнеупорная перегородка для рафинирования стали в промежуточном ковше / Кислица В.В., Диюк Е.Ф. и др. Опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15.

Подписано в печать 18.01.10. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 115 Отпечатано в ЗАО «Металлургиздат» 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 9/23

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Кислица, Вячеслав Владимирович

Введение.

Глава I. Литературный обзор.

1.1 Современные методы рафинирования стали в промежуточных ковшах МНЛЗ.

1.2 Физическое моделирование гидродинамических процессов в промежуточном ковше.

1.3 Математическое моделирование гидродинамических процессов в промежуточном ковше.

1.4. Удаление неметаллических включений в промежуточном ковше.

1.4.1. Регулирование потоков жидкой стали в промежуточном ковше.

1.4.2. Рафинирование металла в промежуточном ковше при продувке нейтральным газом.

1.5. Задачи исследования диссертационной работы.

Глава II. Материал и методики исследований.

2.1 Физическое моделирование гидрогазодинамических потоков в различных секциях модели промежуточного ковша МНЛЗ.

2.1.1 Обоснование и выбор основных критериев гидрогазодинамического подобия.

2.1.2 Моделирование гидро-газодинамических процессов на экспериментальном стенде.

2.1.3 Методика физического моделирования гидрогазодинамических процессов.

2.2 Методики проведения исследования загрязненности металла неметаллическими включениями.

2.2.1 Исследуемые материалы.

2.2.2 Методы лабораторных и промышленных исследований.

Глава III. Гидродинамические аспекты рафинирования металла в промежуточных ковшах МНЛЗ.

3.1 Выбор и обоснование технологических схем и параметров конструктивных элементов промежуточных ковшей МНЛЗ.

3.2 Математическое моделирование процесса формирования циркуляционных потоков в различных секциях промежуточного ковша

МНЛЗ.

3.2.1 Математическая постановка задачи.

3.3. Изучение структуры течений в ограниченном пространстве для различных технологических схем и конструктивных параметров промежуточного ковша МНЛЗ.

Выводы по главе III.

Глава IV. Исследование взаимодействия гидрогазодинамических потоков в раздаточной секции промежуточного ковша МНЛЗ и их возможного влияния на процесс удаления неметаллических включений в зоне раздела «металл-шлак».

4.1. Физическое моделирование распространения газовых струй в жидком металле в зависимости от конструктивных параметров фурм и динамических факторов истечения.

4.2. Исследование взаимодействия системы газовых и жидкометаллических струй и их влияния на структуру циркуляционных течений.

4.3. Изучение основных гидродинамических факторов, обеспечивающих эффективное удаление неметаллических включений при непрерывном рафинировании жидкой стали в промежуточном ковше МНЛЗ.

Выводы по главе IV.

Глава V. Разработка технологического процесса рафинирования низколегированных трубных сталей в промежуточных ковшах МНЛЗ. .139 5.1 Разработка технологии непрерывной разливки стали с использованием в промежуточных ковшах разделительных перегородок оптимизированной конструкции.

5.1.1 Промышленные испытания опытных перегородок различной конструкции.

5.1.2 Оценка влияния разделительных перегородок различной конструкции на загрязненность стали неметаллическими включениями.

5.2 Разработка и промышленное опробование технологии непрерывной разливки стали с применением огнеупорных рассекателей в раздаточных камерах промежуточных ковшей.

5.2.1 Испытания рассекателя в промышленных условиях.

5.2.2. Исследования макроструктуры и загрязненности металла неметаллическими включениями.

5.3 Разработка и промышленное опробование комплексной технологии рафинирования стали в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали.

5.3.1 Испытания технологии разливки стали через трехсекционные промежуточные ковши с продувкой стали аргоном через фурмы с пространственно ориентированными струями.

5.3.2. Изучение влияния комплексной технологии рафинирования стали в промежуточном ковше на снижение загрязненности металла неметаллическими включениями.

Выводы по главе V.

Введение 2009 год, диссертация по металлургии, Кислица, Вячеслав Владимирович

Основными задачами, стоящими перед современными металлургами, является получение высококачественной продукции с постоянно возрастающими требованиями к ней со стороны машиностроителей при одновременной минимизации затрат на ее производство. Одним из наиболее эффективных способов для решения данных задач является всестороннее развитие технологии непрерывной разливки стали. Современные достижения в этой области позволили освоить производство непрерывнолитых заготовок повышенного качества широкого марочного сортамента.

Однако, в связи с расширением газо- нефтедобывающей отрасли, в том числе широким освоением новых месторождений, возникла необходимость строительства трубопроводов, работающих в особо агрессивной к металлу среде (повышенные рабочие давления трубопроводов — более 100 МПа; пониженная температура окружающей среды — менее -40 °С и др.). Для обеспечения стабильной и безаварийной эксплуатации такого оборудования необходим листовой прокат с повышенным комплексом механических свойств, а также с высоким качеством поверхности и внутреннего строения.

Ключевым агрегатом установок непрерывной разливки стали, в котором возможно проведение комплекса операций по снижению загрязненности металла неметаллическими включениями, является промежуточный ковш. Одним из способов рафинирования стали от неметаллических включений является использование секционированных промежуточных ковшей с переточными каналами в разделительных перегородках в сочетании с продувкой металла инертным газом через канальные фурмы.

Несмотря на многочисленные исследования, посвященные анализу процессов удаления неметаллических включений при внепечной обработке и непрерывной разливке стали, не достаточно аргументировано установлены и реализованы оптимальные условия рафинирования и обработки жид5 кой стали от неметаллических включений. Следствием этого является преимущественно эмпирический характер выбора конструктивных параметров промежуточных ковшей. Кроме того, количественные оценки изменения распределения неметаллических включений в ходе рафинирования весьма немногочисленны.

Использование существующей технологии продувки металла инертными газами, с целью модифицирования и рафинирования металла от неметаллических включений при помощи фурм также мало эффективно ввиду их неоптимальной конструкции. Обычно воздействие газа, подаваемого через такие фурмы, оказывает локальное воздействие на расплав.

Поэтому исследование гидродинамики течений расплава в различных секциях промежуточного ковша, выбор рациональных конструктивных параметров перегородок и канальных протяженных фурм, отработки режимов продувки и количественная оценка влияния этих процессов на результаты рафинирования стали от неметаллических включений при ее непрерывной разливке является актуальной научной и инженерной задачей .

Целью данной диссертационной работы является разработка на основе установленных гидрогазодинамических закономерностей и сформулированного механизма удаления неметаллических включений технологии рафинирования жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ для получения листового проката из низколегированных сталей ответственного назначения, в том числе предназначенного для изготовления магистральных газонефтепроводных труб большого диаметра.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: разработать параметры промежуточных ковшей слябовых МНЛЗ, обеспечивающие эффективное удаление неметаллических включений к границе раздела «шлак - металл» за счет создания направленных гидродинамических потоков жидкого металла; определить методами физического и математического моделирования качественные и количественные характеристики структуры течений в промежуточном ковше МНЛЗ при различных режимах разливки; исследовать особенности формирования газожидкостных течений при донной продувке одиночной струей или системой струй инертного газа с целью установления оптимальных технологических параметров продувки; изучить особенности взаимодействия газовых и циркуляционных течений, определить влияние основных гидрогазодинамических факторов на эффективность удаления неметаллических включений при рафинировании жидкой стали в промежуточном ковше МНЛЗ; разработать комплексную технологию рафинирования металла от неметаллических включений в промежуточном ковше слябовой МНЛЗ с применением разработанных разделительных перегородок с переточными каналами оптимизированной конструкции, донными канальными фурмами для продувки металла аргоном, устройством для снижения циркуляции вблизи выпускного стакана промежуточного ковша; определить влияние разработанной новой технологии непрерывного рафинирования трубных сталей в промежуточном ковше МНЛЗ на загрязненность жидкого, литого и катаного металла неметаллическими включениями различного вида и размера.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

2. Установлены закономерности формирования газожидкостных течений в жидком металле при донной продувке в промежуточном ковше МНЛЗ, конструктивные и газодинамические характеристики продувочных устройств, обеспечивающие течение инертного газа в жидкости в пузырьковом режиме, в том числе диаметр одиночного канала <10 продувочного устройства, зависимость от с10 расстояния между двумя рядом расположенными каналами и угол наклона к вертикали подаваемой газовой струи, при которых обеспечивается пузырьковое течение практически по всей глубине жидкого металла в промежуточном ковше.

Практическая ценность и реализация работы. По результатам проведенных исследований разработана и внедрена технология рафинирования металла при разливке на слябовой криволинейной МНЛЗ через трехсекци-онный промежуточный ковш, в результате чего достигнуто снижение на 52% загрязненности литого металла неметаллическими включениями, полностью удалены включения размером более 30 мкм, на 40% сокращен уровень отсортировки листового проката по дефектам, выявляемым УЗК, 8 на 15-20% сокращена хвостовая обрезь слябов при выводе МНЛЗ «на концы».

Объектом исследований служил жидкий металл, а также непрерыв-нолитые слябы и листовой прокат микролегированных ниобийсодержащих марок стали категории прочности Х60-Х70, предназначенных для производства электросварных труб большого диаметра.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 4 международных научно-технических конференциях.

Диссертация содержит 5 глав и основные выводы.

В первой главе, представляющей собой литературный обзор, рассматриваются современные способы рафинирования жидкой стали в промежуточных ковшах МНЛЗ и методы изучения потоков металла в различных участках промежуточных ковшей.

Во второй главе представлено обоснование выбранных материалов, а также описание методов моделирования и проведения лабораторных и промышленных экспериментов, проведенных при автором при выполнении диссертационной работы.

В третьей главе изложены результаты изучения гидродинамических аспектов рафинирования металла в промежуточных ковшах МНЛЗ. По результатам гидравлического анализа движения жидкой стали в секционированном промежуточном ковше, подтвержденном результатами физического моделирования, уточнены величины поперечного сечения щелевого канала (к/В = 3), толщина перегородки / = Зк, ограничена величина угла наклона щелевого канала к горизонтали углом не более 45°. С помощью адаптированных к реальным условиям математической модели и пакета прикладных программ, построенных на основании уравнения Навье — Сто-кса, неразрывности и дополненные соотношениями для к-е модели турбулентности, рассчитаны гидродинамические характеристики различных схем течения жидкого металла в приемной и раздаточной секциях промежуточного ковша МНЛЗ. Определено, что величины скоростей у разделительных перегородок достаточно малы, что дает обоснование рассматривать течения в каждой секции независимо и раздельно. Установлено, что формирование структуры течений в разливочной секции зависит от условий ввода жидкой стали через переточные каналы в разделительной перегородке. Определено, что разделительная перегородка с только горизонтальными переточными каналами не позволяет получить высококачественное рафинирование металла. В тоже время, при увеличении угла наклона каналов до 30° наблюдается достаточно устойчивое течение вдоль верхней границы, имитирующей шлак, и развитая зона обратной циркуляции. В результате проведенных исследований движения потоков металла над стаканом-дозатором промежуточного ковша определены условия образования затягивающей воронки, особенно актуальные применительно к переходным условиям разливки. Определено, что гидродинамический напор, позволяющий слив металла из промежуточного ковша без образования зоны вовлечения включений должен быть больше критического, который находится в пределах 280-340 мм. Зона захвата в горизонтальной плоскости составляет 2,5-3 диаметра выпускного стакана. Предложено обоснованное техническое решение по устранению или максимальному ослаблению вихревой зоны захвата путем уменьшения величины циркуляции разбивкой замкнутых циркуляционных вихрей в районе стакана-дозатора промежуточного ковша с помощью специальных огнеупорных рассекателей.

В четвертой главе приводятся результаты исследования взаимодействия гидро-газодинамических потоков в раздаточной секции промежуточного ковша слябовой двухручьевой МНЛЗ. Предложено рассматривать подаваемые в промежуточном ковше газовые потоки в виде совокупности газовых пузырей как транспортирующие средства жидкого металла в зону раздела «металл-шлак», где и осуществляется процесс ассимиляции неметаллических включений жидким шлаком. Определен параметр эффективности такого процесса, которым является соотношение между диаметром пузырька при достижения им верхней границы раздела «шлак-металл» с12 и в момент отрыва от канала ¿// равное 2. Исходя из равенства подъемной силы и силы поверхностного натяжения проведено вычисление величины диаметра подводящего канала фурмы Методами физического моделирования установлена зависимость величины расхода газа в зависимости от давления в ресивере (аргонопроводе) и выбрано значение расхода газа Ог, минимизирующее поверхностные возмущения.

Отмечено, что при вертикальном вводе газа в расплав сначала формируется струйное течение, которое на некотором расстоянии от дна начинает распадаться на отдельные пузырьки. Определено минимальное расстояние между двумя вертикальными каналами ЛЬ, равное 40с10, при котором не происходит соединение истекающих газовых струй в одну. Также определено, что при вводе газовой струи под углом к вертикали образование газовых пузырьков начинается сразу же у места ввода газа и движение газовой фазы в жидкости происходит в пузырьковом режиме.

Проведенные вычисления поля вектора скорости за перегородкой показывают, что при продувке формируются потоки с двумя циркуляционными зонами (фурма располагается перед разливочным стаканом). В результате моделирования определено, что чем дальше фурма расположена от стакана, тем меньше размер циркуляционной зоны, расположенной вблизи перегородки. При оптимальном расположении фурмы можно получить практически оптимальное течение с одной циркуляционной зоной.

В ходе исследования структуры течений при переходных условиях разливки установлено, что при понижении уровня металла в раздаточной секции промежуточного ковша ниже критической происходит уменьшение размеров основной циркуляционной зоны, появление условий попадания большего количества неметаллических включений в кристаллизатор за счет уменьшения длины траектории движущихся объемов к разливочному стакану. То есть, при понижении уровня металла в промежуточном ковше продувку металла следует исключить. При наполнении промежуточного ковша, когда подачу аргона прекращать нельзя, необходимо обеспечить минимальное воздействие подаваемой газовой фазы на структуру циркуляционных течений.

Промышленные испытания проводились при разливке микролегированных ниобийсодержащих трубных марок стали на криволинейных двух-ручьевых МНЛЗ конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь». Прокатку опытного и сравнительного металла проводили на стане «3600» толстолистового цеха ОАО «МК «Азовсталь».

Использование разделительной перегородки усовершенствованной конструкции, имеющей отношение толщины перегородки к диаметру канала Зпер/с1каи на уровне 2,14 - 3,60 и углами наклона двух нижних каналов

23 и 35° соответственно позволило обеспечить 100% выход годного листового проката по содержанию неметаллических включений для труб по проекту «Восточная Сибирь — Тихий океан».

Отмечено снижение общей загрязненности жидкого металла на 26,5 -30,4%; уменьшение включений размером более 20 мкм более, чем на 50%. Загрязненность листового проката трубных марок стали силикатами хрупкими и недеформируемыми снижена как по среднему, так и максимальному баллу. Это привело к сокращению на 15% отсортировки листового проката по дефектам, выявляемым УЗК.

В результате опробования технологии непрерывной разливки стали через промежуточные ковши, оборудованные огнеупорными рассекателями, установленными в раздаточных секциях, отмечено снижение в 1,31,5 раза отсортировки по дефектам, выявляемым ультразвуковым контролем листов, прокатанных из слябов, отлитых на переходных режимах разливки. Получена возможность при использовании данной технологии сократить хвостовую обрезь слябов при выводе МНЛЗ «на концы» на 15-20%.

Промышленное опробование комплексной технологии поточного рафинирования металла в промежуточном ковше показало снижение общей загрязненности жидкого опытного металла по сравнению со сравнительным на 9-26% при величине степени рафинирования опытного металла 13,2-45,7% (на сравнительном - 5,0-27,5%). Отмечено уменьшение загрязненности литого металла (по общему индексу загрязненности) с 0,83 - 2,33 (сравнительный металл) до 0,46 — 1,24 (опытный металл), т.е. практически в 2 раза. Кроме того, выявлено изменение количества мелких и крупных включений при использовании новой технологии: увеличение количества включений размером менее 10 мкм в общей массе включений с 43,9% (сравнительный металл) до 68,9% (опытный металл) при исключении включений размером более 30 мкм в общей массе включений (в сравнительном металле - 29,0%).

По представленной работе на защиту выносятся:

1. Установленное влияние геометрических параметров перегородки с переточными каналами на структуру потоков металла в раздаточной секции промежуточного ковша МНЛЗ.

13 ковша.

6. Разработанные режимы комплексного рафинирования металла в промежуточных ковшах слябовых MHJI3 в условиях конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь».

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук Ю.И. Матросову. Диссертант выражает особую благодарность научным сотрудникам: Физико-технического института металлов и сплавов HAH Украины - Б.С. Гончару, Е.Ф. Диюку, Приазовского государственного технического университета -Е.А. Чичкареву, Донецкого национального университета - В.В. Белоусову, за содействие в выполнении работы и получении результатов, а также ценные замечания по содержанию диссертации. Автор выражает признательность своим коллегам по работе - сотрудникам Центральной лаборатории (Исследовательско-технического центра) ОАО «МК «Азовсталь» за помощь в проведении экспериментов и исследований по проведенной диссертационной работе.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование процессов удаления неметаллических включений в трубных сталях за счет управления гидродинамическими потоками жидкого металла в промежуточном ковше МНЛЗ"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических исследований гидродинамических характеристик течения жидкого металла в промежуточном ковше MHJ13 разработана технология рафинирования трубных сталей от неметаллических включений путем управления потоками в пространстве раздаточной секции промежуточного ковша MHJI3 с разделительными перегородками и донными фурмами для продувки инертным газом; установлен механизм влияния гидрогазодинамических течений на удаление неметаллических включений из стали, основанный на организации движения жидкого металла вдоль границы раздела «шлак-металл» в циркуляционном режиме; установлены условия течения металла с одной зоной обратной циркуляции при подаче газовой струи в раздаточную секцию промежуточного ковша, благоприятные для удаления неметаллических включений из стали и выполняемые при размещении продувочной фурмы вблизи разделительной перегородки; установлено положительное влияние разработанной технологии на чистоту металла по неметаллическим включениям.

3. Для организации максимального взаимодействия металла со шлаком в зоне их раздела предложено трехрядное расположение осей каналов разделительной перегородки K¡, К2 и К3 с углом наклона к горизонту 30°. Установлено, что наилучшая структура потоков в раздаточной секции промежуточного ковша обеспечивается при следующих соотношениях параметров разделительных перегородок: отношение длины канала (1кап) к его приведенному диаметру (dKaH) 1кап / dKan = 3; высота уровней расположения осей каналов Ки К2 и К3, - соответственно 0,09; 0,21 и 0,45 от общей высоты перегородки; суммарная площадь сечения переточных каналов - 450 см .

173

4. Определены параметры зоны вовлечения включений в канал стакана-дозатора промежуточного ковша (затягивающей воронки) в условиях МНЛЗ конвертерного цеха ОАО «МК «Азовсталь» (высота зоны 280-340 мм, диаметр в горизонтальной плоскости — 2,5-3 диаметра выпускного стакана), для подавления которой разработан эффективный способ, заключающийся в установке огнеупорного рассекателя в торцевой стенке ковша на расстоянии не более 55-60 мм от стопора.

10 ми более в пределах прямого потока и удаление более мелких включений путем их транспортирования газовыми пузырьками в объеме «присоединенного» металла к границе раздела «шлак-металл».

7. В результате применения разработанной технологии рафинирования металла в промежуточном ковше МНЛЗ достигнуто уменьшение общей загрязненности литого металла неметаллическими включениями в 2 раза и практически полное удаление включений размером более 30 мкм; применение огнеупорных рассекателей в торцевой стенке ковша позволило сократить в 1,3-1,5 раза отсортировку по дефектам УЗК листового проката из переходных слябов, а также уменьшить на 15-20% хвостовую обрезь слябов.

Библиография Кислица, Вячеслав Владимирович, диссертация по теме Металлургия черных, цветных и редких металлов

1. Смирнов А.Н., Пилюшенко В.Л., Минаев А.А. и др. Процессы непрерывной разливки Донецк: ДонНТУ, 2002. - 536 с.

2. Смирнов А.Н., Глазков А.Я., Пилюшенко В.Л. и др. Теория и практика непрерывного литья заготовок Донецк: ДонГТУ, 2000. - 371 с.

3. Лякишев Н.П., Шалимов А.Г. Развитие технологии непрерывной разливки стали. М.: ЭЛИЗ, 2002. - 208 с.

4. Смирнов А.Н., Сафонов В.М., Дорохова Л.В., Цупрун А.Ю. Металлургические мини-заводы Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 469 с.

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

6. Иодковский А.А. Состояние и перспективы развития внепечной обработки стали // Черная металлургия. 1999. - №9 - 10. - С. 14-16.

7. Непрерывная разливка стали / Огурцов А.П., Величко А.Г., Исаев Е.И. и др. Днепродзержинск: 1999. - 306 с.

8. Tanner А.Н. Continuous casting: A revolution in steel. Fort Lauderdale: Write Stuff Enterprises, 1999. - 238p.

9. Нилль П., Этьен А. Непрерывное литье состояние и перспективы // МРТ. 1992. - С.46-59.

10. Ю.Кудрин В.А. Обработка стали на установках непрерывной разливки.// Итоги науки и техники. Серия «Производство чугуна и стали», -т.20. -М.: ВИНИТИ. -1990 -с.61-116.

11. Uchida S., Masaoka Т., Uchibori Н. Production of super clean steel by slab continuous casting process.// Nippon Kokan Techn. Rept. 1982. - № 36. -P.42-54.

12. Способ удаления неметаллических включений.// Заявка 58-116962 (Япония).-опубл. 12.07.83.

13. Rellermeyer H., Jauch R., Rüttiger K. Forschungergebnisse zum strangggieben von stahl-bericht über die Gemeinschaftsarbeit des VDEh // Stahl und Eisen. -1983. V.108. - № 10. - S.27-35.

14. Metallurgical Effects of complete Scaling and Gas Bubbling of molten steel in the tundish/ Nuri Т., Umesawa K., OhashiT. e.a.// Transaction of ISIJ. V.24. -№ 1. - P.8-16.

15. Tolve P., Praitoni A., Ramacciotti A. Perspectives on tindish metallurgy // Steel Times. 1987. - V.215. - № 3. - P. 128-134.

16. Способ рафинирования стали в промежуточном ковше/ Уэхара А., Мисава К., Мери М. и др. // Заявка 63149055. Кокай токке кохо. - Сер. 2(2). -1988. - т.39. - С.273-279.

17. Способ очистки жидкой стали в промежуточном ковше/ Сайта К., Накато М., Когути Ю. и др. // Заявка 63149057. Кокай токке кохо. - Сер. 2(2). -1988.-т.39.-С.285-288.

18. Tolve P., Praitoni A., Ramacciotti A. Perspectives on tundish metallurgy// "5th Int. Iron and Steel Congr.: Proc. 69th Steelmak. Conf. Vol.69 : Washington Meet., Apr. 6-9, 1986". Warrendale, Pa. - 1986. -P.689-697.

19. Huskonen Wallace D. Transition in tundish tecnology. // "33 Metal Prod."-1988. V.26. - № 4. - P.18-22.

20. Jauch R. Metallurgische Mabnahmen im Bereich Pfanne, Verfeiler und Kokilltzur Verbesserung des Reinheitsgrades // Stahl und Eisen. 1989. -V.108. -№22.-S.28-31.

21. Mancini J., Van der Steel J. Tundish metallyrgy: a combined IRSID and Hoogovens research // Rev.met. -1992 V.89. - №3 - P.269-277.

22. Казачков Е.А., Мосюра Л.И. Некоторые особенности методики измерения скоростей потоков жидкости при гидравлическом моделировании процессов разливки на УНРС // Сб. Физические методы моделирования разливки металла.- Киев. ИПЛ, 1975.- С. 115-120.

23. Рудой Л.С. Движение потоков жидкой стали в кристаллизаторе // Тр. 2го конгр. сталеплавильщиков, Липецк, 12-15 окт. 1993 .-М.: -1994 с.309-311.

24. Совершенствование гидродинамики жидкой стали в промковше при непрерывной разливке. / Кабаков З.К., Волкова Г.А., Сарычев А.Ф. и др.// Тр. 2го конгр. сталеплавильщиков, Липецк, 12-15 окт. 1993 .-М.: -1994 -С.299-302.

25. Никитин И.К. Сложные турбулентные течения и процессы тепломассопереноса. -К.: Наукова думка. 1980 - 240 с.

26. Никитин И.К. Турбулентный русловой поток и процессы в приданной области. -К.: изд. АН УССР. -1963 -141 с.

27. Water Model Study on Convection Pattern of Molten Steel Flow in Continuous Casting Tundish / Dong-Yuan Sheng,Chang-Soo Kim,Jong-Kyu Yoon e.a. // ISIJ International, Vol. 38. 1998. -N 8. - P.843-851

28. Фильтрация стали в процессе непрерывной разливки./ Либерман А.Л., Дубровник И.В., Коржавин В.А. и др. // Сталь -1992 -№4 -с.16-18.

29. Koria S.C., Singh S. Physical Modeling of the Effectsbof the Flow Modifier onthe Dynamics of Molten Steel Flowing in a Tundish // ISIJ International. v.34-N 10, 1994. - P.784-793

30. J. de J. Barreto S., M.A. Barron-Mesa, R.D. Morales. Physical and Mathematical Modelling of Steel Flow and Heat Transfer in Tundishes under Non-isotermal and Non-adiabatic Conditions // ISIJ International. v.36- N 5, 1996. - P.543-552

31. Anil KUMAR, Satish C. KORIA and Dipak MAZUMDAR. An Assessment of Fluid Flow Modelling and Residence Time Distribution Phenomena in Steelmaking Tundish Systems // ISIJ International, Vol. 44 (2004), No. 8, pp. 1334-1341

32. Аникаева A.A., Казачков E.A. Математическое моделирование коагуляции и удаления неметаллических включений в промковше слябовой MHJI3 // Вестник Приазовского гос. техн. ун-та. — 2000. Вып. 9 - С.55-60.

33. Design Optimization of a Single-strand Continuos Caster Tundish Using Residence Time Distribution Data / K.J. Craig, D.J. de Kock, K.W. Makgata e.a.// ISIJ International. v.41- N 10, 2001. - P.l 194-1200

34. Mathematical and physical modelling of 3-D fluid flow in a tundish with dam and weir/Lee S.M., Koo Y.S., KangT. e.a.// Proc 6th Int Iron and Steel Congr., Nagoya, Oct. 21-26, 1990-vol 3 Tokyo, 1990-p 239-245.

35. Szekely Т., Trapaga Q. Mathematical models of fluid flow phenomena in tundiish operation // Metec Congr '94 -2nd Eur. Cont. Casting Conf and 6 th Iht. Roll. Conf., -Dusseldorf, June 20-22, 1994 -Proc., vol. 1 Dusseldorf. -1994. -p. 40-45.

36. Mathematical Simulation and Modeling of Steel Flow with Gas Bubbling in Trough Type Tundishes / A. Ramos-Banderas, R. D. Morales, L. Garcia-Demedices e.a. // ISIJ International -Vol.43. -N 5.- 2003. P.653-662

37. Jha P.K., Dash K.S.,Kumar S. Fluid Flow and Mixing in a Six Strand Billet Caster Tundish: A Parametric Study // ISIJ International. Vol.41. - N 12.2001. Р.1437-1446

38. Byrne М., Cramb F.W. Operating experience with large fundishes / "70th SteelMak. Conf. Proc. vol.70:Pittsburg Meet., March 29 -April, 1987"-Warrendale, Pa, 1987. - P.81-90.

39. Zoo S., Guthrie R.I.L. Heat flow and inclusion beharrov in a tundish for slab casting // Can.Met. Quart.-1991-v30,№4-p.261-269.

40. Govindarajan S., Dutta R., Chaterjee A. Tata Steel Fluid dinamics and heat transfer consideration in Tata Stell's six-strand billet caster. / 6th Iht. Iron and Steel Conf., Nagoya, Oct. 21-26, 1990. -vol.3. -Tokyo. -1990. -p. 197-206.

41. Кафаров B.B., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М.: Высшая школа. 1991. - 400 с.

42. Removal of Inclusion from Molten Steel In Continuous Casting Tundish / NagayasuBESSHO. Hisao YAMASAKI. Tetsuya FUJ11. TsutomuNOZAKI and Shouichi HIWASA // ISIJ International, Vol. 32 (1992), No. 1 , pp, 157-163

43. Руденко P.B., Лиференко H.T., Гаркуша A.A. Определение оптимальных геометрических параметров газлифтной камеры промежуточного корвша МНЛЗ // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар.сб.науч.тр.-Донецк:ДонГТУ, 2001.-Вып.15. -С.238-245

44. Трейси Б.М., Эванс Дж. У. Удаление неметаллических включений из стали // Инжекционная металлургия'83. Труды конференции Scaninject III М.: Металлургия . -1986 .1.239. -847.

45. Marx К., Koitzsch R., Rodl S./ Investigation on inclusion agglomeration and separation on continuous slab casting tundish applying new numerical simulation approaches // 6th European Continuous Casting Conference Proceedings. Italy. 2008.

46. Ho A. / Modellierung der Partikelagglomeration in Rahmen des Euler // Halle. 2004.

47. Sommerfeld M. / Interparticle collisions in turbulent jet flow: A stochastic Lagrangian model // 1st International Simposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena. New York. (US). 1999.

48. Sinha A., Achilles V./ Physical modeling study of effect of a turbulence suppressor device on flow and mixing in the dual strand tundish // Steelmaking Conference Proceedings. 2001. PP.11-124.

49. Эль Кадах H., Зекели Дж. Турбулентность и перемешивание в технологических процессах ковшевой металлургии // Там же -с. 90-105.

50. Collur М.М., Love D.B., Patil B.V. Use of flor modifiers toimprove perfomance of a tundish // ISS Steelmaking Conference April. - 1997. -Chicago. - P. 228-304.

51. Aceria Compacta de Bizkaia (ACB) Europes first CSP line // Steel times. -1998. -№11. -P.404-406.

52. Способ предотвращения загрязнения металла примесями при непрерывной разливке / Китамура М., Кавасолси С., Мацуно К. и др. Заявка Японии. МКИВ22Д 11/10 - Кобэ Сейкосе К.К. -№58 - 26662 -Заявлено 07.08.79. -0публ.14.03.81, Бюл. № 1. - С. 2-4.

53. Пат. 22087А УкраУни, МПК 6 С22(В9)02, С22В21/06. Агрегат проточного типу для рафшування сталк Пат. 22087А Укра'ши, МПК 6 С22(В9)02, С22В21/06 Сф1мов Г.В., С.П. Дпок и др. №97041681; Заявл. 09.04.97; Опубл. 30.04.98; Бюл.№2. С. 5-9.

54. Булатов Д.В., Лепихов Л.С., Разработка и внедрение универсальной технологии рафинирования сталей в промковшах МНЛЗ // Труды Международной научно-технической конференции молодых специалистов «Азовсталь-98». Мариуполь. - 1998. — С. 18.

55. Промежуточный ковш многоручьевой машины непрерывного литья заготовок: А.с. 1560375 СССР, МКИ B22D п/10 Кучеров В.А., Ковель А.Е.,

56. Кан Ю.А. (СССР). № 440067/23-02; Заявлено 18.01.88; Опубл. 30.04.90, Бюл. №3.-16с.

57. Китамура М., Кожнма С., Ониши Т. и др.// Достижения в области непрерывной разливки стали.- Материалы конгресса,- Лондон.- 1982- М: -1987.- С.176-187

58. Промежуточный ковш МНЛЗ / Китамура М., Кавасолси С., Мацуно К. и др. Заявка Японии. МКИВ22Д 11/10 - Кобэ Сейкосе К.К. -№61 - 45362 -Заявлено 10.09.82; 0публик.14.03.83; Бюл. №1. - С.4-6.

59. Трейси Б.М., Эдванс Д.Ж. Удаление неметаллических включений из стали // Инжекционная металлургия 83. Труды конференции Scaninject III-M.: -Металлургия, 1986. - С.239-847

60. Фильтрация стали в процессе непрерывной разливки /Либерман А.Л., Дубровин И.В., Коржавин В.А. и др. // Сталь. 1992. - № 3. - С.90-105.

61. Либерман А.Л., Дубровин В.А. Рафинирование стали в промежуточном ковше. // Труды I конгресса сталеплавильщиков. М.: 1993. - С.223-224.

62. Jauch R., Jacobi H., Litterscheeight H. Metallurgische Mabnahmen bein Stranggieben zur Verbesserung des ReinHeitsgrrades // Stahl und Eisen. 1989. - V.109. - № 6. - S.31-38.

63. Производство высококачественной катанки из непрерывнолитых блюмов большого сечения. / Китамура М., Кожима С., Ониши Т. и др.// Достижения в области непр. разливки стали: Материалы конгресса. -Лондон, 1982.-М., 1987.-С. 176-187.

64. Nuri Y. Эффект герметизации промежуточного ковша и герметизации в нем металла // Iron and Steel Inst. Jap. 1983. - V.69. - № 12. - P.989.

65. Разработка, исследование и внедрение технологии рафинирования сталей при их разливке в промежуточных ковшах МНЛЗ / Носоченко О.В., Лепихов Л.С., Крутиков В.П. и др. // Металл и литье Украины. 1998. - № 7-8. - С.24-25.

66. Оптимизация гидродинамических характеристик промежуточного ковша УНРС с целью удаления экзогенных неметаллических включений / Куклев A.B., Тиняков В.В., Айзин Ю.А. и др.//Металлург.- 2004.- №4.-С.47-49.

67. Промежуточный ковш УНРС/ Кудо И., Нарита А., Танака Ц. И др. // Кокай токке кохо. Сер. 2(2). - 1988. - т.35. - С.307-311.

68. Паршиков А.Н., Исаков С. А., Гуляев М.П. Трансформация неметаллических включений в стали для металлокорда при обработке низкоосновным шлаком // Сталь. 1998. - № 11. - С.31-33.

69. Лузгин В.П. Кислород и его влияние на свойства стали.// Сталь. 1999. -№ 10. - С.22-26.

70. Расчеты процессов гидродинамики и теплообмена в промежуточном ковше шестиручьевой МНЛЗ ДМК им. Дзержинского / Анисимов Л.А., Тимошпольский В.И., Павлюченков И.А. и др.// Металл и литье Украины. 1999. -№3-4.-С.20-22

71. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. М.: Металлургия, 1984. - 414 с.

72. Явойский В.И., Рубенчик Ю.И., Окенко А.П. Неметаллические включений и свойства стали. М.: Металлургия, 1980. - 176 с.

73. Включения и газы в сталях/ Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф. и др. М.: Металлургия, 1979. - 220 с.

74. Обработка металла инертными газами / Ойкс Г.Н., Степанов A.B., Мелихов П.И. и др. М.: Металлургия, 1970.- 112 с.

75. Дьяконов В.П. Пути удаления неметаллических включений при вакуумировании стали. // Изв. Вузов. Черн. металлургия. — 1969.- №6. -С.5-9.

76. Попель С.И., Немченко В.П. Внепечная очистка стали от неметаллических включений. // Труды Советско-Японского симпозиума С.27-35.

77. Bolger D. and Saylor К. Development of a Turbulence inhibiting Pad/ Flow Control Device for the Tundish // Steelmaking Conférence Proceedings. 1994. -P. 225-233.

78. Рафинирование стали инертным газом / Баканов К.П., Бармотин И.П., Власов Н.Н., Герасимов Ю.В., Каблуковский А.Ф. и др. / Под редакцией А.Ф. Каблуковского. М: Металлургия, 1975. - 232с.

79. Кузнецов Ю.М. Способ интенсификации перемешивания металла в ковше при продувке газом // Сталь. 1999. - №12. - С.17-19.

80. Кузнецов Ю.М., Чуваев С.И. Перемешивание металла в ковше при продувке нейтральным газом // Сталь. 1982. - №5. - С.35-36.

81. Ефимов В.А. Теоретические основы разливки стали М.: Металлургиздат, 1961.-180 с.

82. Скворцов А.А., Акименко А.Д. Исследование процесса непрерывной разливки стали на гидравлической модели // Известия вузов. Черная металлургия. 1958. - №3. - С.21-26.

83. Гречко А.В., Нестеренко Р.Д., Кудинов Ю.А. Практика физического моделирования на металлургическом заводе. М.: Металлургия, 1976. -224 с.

84. Марков Б.А., Кирсанов А.А. Физическое моделирование в металлургии. -М.: Металлургия, 1964. 119 с.

85. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. - 904 с.

86. Монин А.С., Яглом Я.М. Статистическая гидромеханика. Т1. М.: Наука, 1971.-560 с.

87. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. -М.: Наука, 1977. 438 с.

88. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973. - 295 с.

89. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. Новосибирск: Наука, 1982.-280 с.

90. Прандтль JI. Гидроаэромеханика. -М.: ИЛ, 1951. 576 с.

91. Сакипов З.Б., Темирбаев Д.Ж. Об отношении коэффициентов турбулентного обмена импульса и тепла в свободной турбулентной струе // Тепло- и массоперенос. Минск: Наука и техника, 1965. - Т.2 - С. 407-413.

92. Алешко П.И. Механика жидкости и газа. Харьков: Вища школа, 1977. -320 с.

93. Бектев B.C., панков О.М., Янсон P.A. Газовая динамика газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1975. 390 с.

94. Справочник по теплофизическим свойствам жидкостей и газов. Под ред. Варгафтика Н.Б. М.: Наука, 1972. - 720 с.

95. Гребенюк В.П., Ефимов В.А., Акименко А.Д. и др. Экспериментальные методы определения гидродинамических параметров при течении жидких металлов. Киев: ИПЛ АН УССР, 1975. - 40 с.

96. Еронько С.П., Быковских C.B. Физиическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали. Киев: Техника, 1998. — 136 с.

97. Яковлев Ю.Н. Физическое и математическое моделирование сталеплавильных процессов // Вопросы теории и практики сталеплавильного производства. Сб. науч. трудов ММИ. М.: Металлургия, 1991. - С.32-44.

98. Ефимов Г.В. Рафинирование стали от неметаллических включений в промежуточных ковшах при непрерывной разливки стали // Процессы литья.-№4.-2001.-С. 13-18.

99. Ефимов Г.В., Ефимова В.Г., Диюк Е.Ф. и др. Гидродинамическиеусловия удаления неметаллических включений в промежуточном ковше // Металлургическая и горнорудная промышленность. №10. - 2002 - С.56-58.

100. Агроскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикалов Ф.И. Гидравлика. М. - JL: Энергия, 1964.-352 с.

101. Ахрамеева В.К. Исследование истечения водяной струи из прямоугольного отверстия. В кн.: Водоснабжение и канализация. -Горький: Волго-вятское изд-во, 1968 / Труды Горьковского инж.-строительного ин-та. Вып. 51. - С.3-12.

102. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.- JL: Госэнергоиздат, 1960. -425 с.

103. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Наука, 1970. -216 с.

104. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.: Энергоиздат, 1982. - 762 с.

105. Ефимова В.Г. Физическое моделирование на прозрачных средах процессов, протекающих в раздаточной камере промежуточного ковша МНЛЗ // Металл и литье Украины. № 1-2. - 2003. С.23-26.

106. Дюдкин Д.А., Киселенко В.В. Современная технология производства стали. М.: Теплотехника, 2007. - 522 с.

107. Огурцов А.П., Недопекин Ф.В., Белоусов В.В. Процессы формирования стального слитка: математическое моделирование заполнения и затвердевания. Днепродзержинск: ДГТУ, 1994. — 180 с.

108. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. - 616 с.

109. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидродинамика и теплообмен. — М.: Мир, 1990. 384 с.

110. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена—М.: Мир, 1988.-544 с.

111. Зекели Дж., Эль-Кадах Н.Х., Грэвет Дж.А. Анализ гидродинамических явлений в ковшах при холодном моделировании / В кн. Инжекционное моделирование 80. Лелау, Швеция, 1980. -М.: Металлургия, 1982.-420 с.

112. Поликовский В.И. Воронкообразование в жидкости с открытой поверхностью. М.: Госэнергоиздат, 1959. - 191 с.

113. Найдек B.JL, петров Г.Ф., Ковальчук В.М. и др. Взаимодействие вихревой струи и ванны расплава. Киев: ИПЛ АН УССР, 1987. - 32 с.

114. Черкаев E.H., Куликов И.В., Анищенко Н.Ф., Кинаш A.A. Влияние вращения расплава на формирование струи при разливке стали сверху // Известия вузов. Черная металлургия. №1 - 1988. С. 17-19.

115. Патент Японии № 63-52982 «Способ непрерывной разливки стали»

116. Патент ФРГ №3441324 «Способ и устройство для предотвращения вихреобразования в расплаве при его сливе через стакан из разливочного резервуара».

117. Патент США №4064925 «Способ непрерывной разливки металла и установка для осуществления»

118. Ростковский С.Е. Теория металлургических процессов / Труды ЦНИИЧМ, вып. 61. - М.: Металлургия, 1968. - С.8-16.

119. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: госэнергоиздат, 1974. - 671 с.

120. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

121. Глинков М.А. Тепловая работа сталеплавильных ванн. М.: Металлургия, 1970.-407 с.

122. Кутателадзе С.С., Накоряков В.Е. Теплообмен и волны в газожидкостных системах. — Новосибирск: Наука, 1984. 302 с.

123. Гуляев А.Г., Коминов C.B., Окороков Б.Н., Бакума С.С. Математическаямодель процесса взаимодействия газовых струй с жидкой металлической ванной // Известия вузов. Черная металлургия. №7. — 2000 - С.20.

124. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Ф-М, 1990 - 646 с.

125. Исаев О.Б., Чичкарев Е.А., Кислица В.В. и др. Моделирование современных процессов внепечной обработки и непрерывной разливки стали. -М.: Металлургиздат. 2008. 373 с.

126. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, Ф-М, 1974. - 711 с.

127. Пат. № 43121, Украина МПК (2009) B22D 11/10 i С21В 3/04. Сменная огнеупорная перегородка для рафинирования стали в промежуточных ковшах MHJI3 / Кислица В.В., Диюк Е.Ф., Гончар Б.С. и др. Заявлено 14.11.08; Опубл. 10.08.2009, Бюл. №15.

128. Пат. № 26194, Украина МПК (2006) B22D 11/00. Способ предотвращения вихреобразования в расплаве метала над выпускным стаканом / Диюк Е.Ф., Носоченко О.В., Кислица В.В. и др. Заявлено 19.04.07; Опубл. 10.09.2007, Бюл. №14.

129. Пат.№ 43122, Украина МПК (2009) B22D 11/10. Огнеупорный блок для ввода газов в расплавленный металл / Кислица В.В., Диюк Е.Ф., Гончар Б.С. и др. Заявлено 14.11.08; Опубл. 10.08.2009, Бюл. №15.

Похожие работы

Металлургия
05.16.00