Введение
1. Основные направления совершенствования технологии непрерывной разливки стали в условиях действующего производства 12
1.1. Анализ типичных дефектов слябов при непрерывном литье 13
1.2. Совершенствование использования промежуточного ковша 16
1.3. Модернизация погружных стаканов 24
1.4. Использование теплоизолирующих и шлакообразующих смесей 29
1.5. Совершенствование конструкции кристаллизатора и механизма его качания 31
1.6. Использование обжатия сляба с не полностью затвердевшей осевой зоной 36
1.7. Оптимизация системы вторичного охлаждения сляба 44
1.8. Выводы и задачи исследований 48
2. Разработка технологии рафинирования стали от неметаллических включений в промежуточном ковше и в кристаллизаторе УНРС 51
2.1. Особенности подготовки металла к разливке 52
2.2. Основные закономерности и уравнения состояния расплава 55
2.3. Физическое моделирование гидродинамики промежуточного ковша и кристаллизатора 58
2.4. Экспериментальные исследования потоков расплава и перемещения шлаковых включений в промежуточном ковше на гидравлическом стенде 64
2.4.1. Результаты экспериментального исследования гидродинамических процессов в промежуточном ковше емкостью 15 т на гидравлическом стенде 67
2.4.2. Результаты экспериментального исследования гидродинамических процессов в промежуточном ковше емкостью 50 т на гидравлическом стенде 80
2.5. Численное моделирование гидродинамики промежуточного ковша 88
2.6. Рекомендации для промышленных испытаний 15 т и 50 т промежуточного ковша УНРС 104
2.7. Физико-математическое моделирование гидродинамических процессов в кристаллизаторе 109
2.7.1. Результаты экспериментального исследования потоков расплава и перемещения примесных образований на гидравлическом стенде 112
2.7.2. Численное моделирование гидродинамических и тепловых процессов в кристаллизаторе 119
2.8. Рекомендации для промышленных испытаний погружных стаканов 127
Выводы по главе 137
3. Промышленные испытания разработанной технологии рафинирования металла в промежуточном ковше и в кристаллизаторе УНРС 139
3.1. Промышленные испытания промежуточного ковша в ЭСПЦ ОАО «Северсталь» 140
3.2. Промышленные испытания промежуточного ковша в ККЦ ОАО «Северсталь» 143
3.3. Испытание промежуточного ковша с туннельными вставками-вихрегасителями 155
3.4. Определение параметров конструкции промежуточных ковшей с перегородками 156
3.5. Промышленные испытания опытных погружных стаканов 158
3.6. Разработка теплоизолирующей смеси для защиты металла в промежуточном ковше 166
3.7. Разработка составов шлакообразующих смесей для отливки слябов толщиной 150,175 и 200 мм 169
Выводы по главе 174
4. Совершенствование технологии начальной стадии формирования сляба в кристаллизаторе 176
4.1. Теоретический анализ тепловой работы кристаллизатора 176
4.2. Оптимизация конструкции тонкостенного кристаллизатора с щелевыми каналами 187
4.3. Влияние износостойкого покрытия внутренних стенок кристаллизатора на его тепловую работу 193
4.4. Анализ и оптимизация формирования оболочки слитка вслябовом кристаллизаторе 199
4.4.1 .Модель усадки стали с учётом теплообмена и деформирования 200
4.4.2. Разработка оптимальной геометрии боковых стенок слябового кристаллизатора 205
4.5. Разработка оптимальных режимов качания кристаллизатора 209
4.5.1.Критерии стабильности процесса вытягивания слитка из кристаллизатора 210
4.5.2. Динамический анализ процесса качания кристаллизатора 215
4.5.3. Методика расчета оптимальных параметров закона качания кристаллизатора 219
Выводы по главе 224
5. Разработка технологии повышения качества осевой зоны сляба обжатием его в двухфазном состоянии 225
5.1. Теоретическая модель обжатия сляба с незатвердевшей сердцевиной 225
5.2. Методика расчета температурного состояния непрерывного слитка 227
5.3. Методика расчета обжатия слитка в роликах тянущей клети 237
5.4. Математическая модель разрушения кристаллизующихся металлических сплавов 245
5.5. Разработка алгоритма определения давлений и перемещений в парах роликов при «мягком обжатии» сляба 248
5.6. Расчет деформации непрерывнолитого сляба при заданном давлении обжатия 255
5.7. Разработка модели влияния формирующейся макроструктуры затвердевающего непрерывного слитка на образование дефектов осевой зоны сляба 263
5.7.1. Анализ тепловых процессов и установление зависимости размерных параметров дендритной структуры от режимов непрерывной разливки стали 263
5.7.2. Расчет параметров осевой химической неоднородности и осевой рыхлости сляба 265
Выводы по главе 268
6. Экспериментальное исследование технологии мягкого обжатия промышленных слябов 269
6.1. Методика проведения промышленного эксперимента 269
6.2. Измерения геометрии слябов, разлитых при промышленных испытаниях системы 271
6.3. Исследование макроструктуры опытных слябов 272
6.4. Зависимости деформации обжатия слябов от скорости вытягивания 278
6.5. Зависимость перемещения валков от величины давления в гидроцилиндрах тянущей клети 281
6.6. Зависимости перемещений валков от глубины жидкой фазы в слитке 282
6.7. Исследование обжатия сляба с жидкой сердцевиной при заданном значении датчиков перемещения 290
6.8. Статистический анализ факторов, оказывающих наибольшее влияние на осевую рыхлость и осевую химическую неоднородность 294
6.8.1. Осевая рыхлость 295
6.8.2. Осевая химическая неоднородность 299
6.9. Анализ эффективности влияния мягкого обжатия на параметры макроструктуры непрерывнолитого сляба 303
Выводы по главе 308
7. Разработка рациональной технологии вторичного охлаждения непрерывного сляба 310
7.1. Расчетно-экспериментальная методика определения характеристик теплоотдачи сляба при водовоздушном охлаждении 311
7.2. Адаптация расчетно-экспериментальной методики к условиям промышленной УНРС 316
7.3. Расчет охлаждения сляба и определение допустимых скоростей разливки 320
7.4. Влияние термоциклирования на качество поверхности сляба 328
Выводы по главе 338
8. Техническая и экономическая эффективность внедрения разработанных технологических решений 339
Основные результаты и выводы 342
Список использованных источников 348
Приложение 374
