Введение
1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 13
1.1. Процессы охлаждения при непрерывной разливке стали 13
1.1.1. Непрерывная разливка стали 13
1.1.2. Роль процессов охлаждения при непрерывной разливке 15
1.1.3. Задачи и методы теплотехнических исследований 18
1.2. Математическое моделирование процессов охлаждения и затвердевания слитка в МНЛЗ 20
1.2.1. Математическое моделирование процесса затвердевания слитка 20
1.2.2. Теплообмен в жидком ядре слитка 27
1.2.3. Математическое моделирование теплообмена слитка с кристаллизатором 31
1.2.4. Усадка слитка в кристаллизаторе 35
1.3. Тепловые процессы в кристаллизаторе 39
1.3.1. Процессы теплообмена в кристаллизаторе 40
1.3.2. Натурные исследования тепловой работы кристаллизатора 42
1.3.3. Температурное поле и термическое сопротивление рабочей стенки 46
1.4. Теплообмен в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ 47
1.4.1. Методы исследования теплоотдачи в ЗВО в натурных условиях 47
1.4.2. Эмпирические зависимости для расчета теплоотдачи в ЗВО 50
1.4.3. Лабораторные исследования форсуночного охлаждения 52
1.5. Охлаждение и затвердевание слитка в МНЛЗ 55
1.5.1. Рациональный режим охлаждения и затвердевания слитка в МНЛЗ 55
1.5.2. Регулирование охлаждения слитка в МНЛЗ 57
1.5.3. Контроль процесса затвердевания слитка в МНЛЗ 63
1.6. Выводы по главе
2. Охлаждение и затвердевание слитка в кристаллизаторе 71
2.1. Математическое моделирование процесса затвердевания 71
2.1.1. Уравнение температурного поля слитка 72
2.1.2. Условия однозначности 76
2.1.3. Затвердевание плоского и квадратного слитков 82
2.2. Теплообмен в жидком ядре слитка 84
2.2.1. Определение скорости циркуляции жидкого металла 84
2.2.2. Определение теплоотдачи от жидкого металла 88
2.2.3. Снятие теплоты перегрева расплава в кристаллизаторе 90
2.2.4. Эффективный коэффициент теплопроводности 93
2.3. Теплообмен слитка с кристаллизатором 96
2.3.1. Математическая модель теплообмена слитка с рабочей стенкой кристаллизатора 96
2.3.2. Проверка адекватности модели 101
2.3.3. Влияние теплопроводности смазки на теплообмен и затвердевание слитка в кристаллизаторе 109
2.3.4. Влияние коэффициента термического расширения на теплообмен и затвердевание слитка 114
2.3.5. Влияние теплофизических параметров на теплообмен и затвердевание слитка в кристаллизаторе 117
2.4. Затвердевание и усадка слитка в кристаллизаторе 119
2.4.1. Затвердевание слитка при стационарных и переходных режимах разливки 119
2.4.2. Расчет процесса затвердевания слитка при простых скачках скорости 123
2.4.3. Усадка слитка и выбор рациональной конусности рабочей стенки 125
2.5. Выводы по главе 132
3. Тепловые процессы в рабочей стенке кристаллизатора 133
3.1.Тепловые потоки в рабочей стенке кристаллизатора 133
3.1.1. Плотность теплового потока от слитка к рабочей стенке при стационарной скорости разливки 134
3.1.2. Плотность теплового потока от стенки к охлаждающей воде при стационарной скорости разливки 145
3.1.3. Теплопередача от слитка к рабочей стенке кристаллизатора при динамических режимах разливки 150
3.1.4. Теплопередача в рабочей стенке кристаллизатора при динамических режимах разливки 156
3.2. Тепловое сопротивление рабочей стенки щелевого кристаллизатора 167
3.2.1. Инженерная методика расчета теплового сопротивления рабочей стенки щелевого кристаллизатора 167
3.2.2. Методика расчета температурного поля рабочей стенки щелевого кристаллизатора 172
3.2.3. Определение эффективного коэффициента теплоотдачи от рабочей стенки к охлаждающей воде 175
3.2.4. Обоснование методики расчета теплового сопротивления рабочей стенки щелевого кристаллизатора 178
3.2.5. Выбор рациональных размеров каналов рабочей стенки щелевого кристаллизатора 184
3.3. Температурные условия в рабочей стенке кристаллизатора 193
3.3.1. Расчет нагрева охлаждающей воды в кристаллизаторе 193
3.3.2. Расчет температуры поверхности охлаждаемых каналов 196
3.3.3. Расчет температуры рабочей поверхности кристаллизатора 198
3.3.4. Рациональные расходы воды на рабочие стенки кристаллизатора 3.4. Теплообмен в слое защитного шлака 202
3.5. Выводы по главе 207
4. Исследование охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения 208
4.1. Взаимосвязь параметров охлаждения и затвердевания слитка 208
4.1.1. Инженерная математическая модель затвердевания слитка 208
4.1.2. Обоснование инженерной модели затвердевания слитка 212
4.2. Измерение температуры поверхности слитка и определение теплоотдачи в ЗВО сортовой МНЛЗ 219
4.2.1. Рекомендации по установке датчика температуры поверхности слитка 219
4.2.2. Измерение температуры поверхности слитка в ЗВО сортовой МНЛЗ...223
4.2.3. Определение коэффициентов теплоотдачи в зонах сортовой МНЛЗ 227
4.2.4. Затвердевание сортового слитка в МНЛЗ 232
4.3. Метод теплового баланса для исследования теплообмена в ЗВО 234
4.3.1. Тепловой баланс ЗВО 234
4.3.2. Выражение для расчета теплообмена на поверхности сляба в отдельных секциях ЗВО 243
4.3.3. Методика экспериментального определения выхода пара в ЗВО 249
4.3.4. Определение коэффициентов выхода пара в отдельных секциях ЗВО 256
4.4. Исследование теплообмена в ЗВО слябовой МНЛЗ 266
4.4.1. Исследование теплового баланса ЗВО слябовой МНЛЗ 266
4.4.2. Расчет теплообмена в отдельных секциях ЗВО 271
4.5. Выводы по главе 277
5. Рациональное охлаждение и затвердевание сляба в МНЛЗ 278
5.1. Способ динамического управления охлаждением слитка 278
5.1.1. Принцип управления охлаждением слитка 288
5.1.2. Определение времени затвердевания элемента слитка 285
5.1.3. Регулирование расходов воды в ЗВО МНЛЗ 295
5.2. Динамическая модель охлаждения и затвердевания слитка 300
5.2.1. Теоретическое изменение интенсивности охлаждения и затвердевание сляба в МНЛЗ 300
5.2.2. Затвердевание слитка при рациональном охлаждении 304
5.2.3. Затвердевание слитка при позонном охлаждении 307
5.3. Расчет охлаждения и затвердевания сляба
в динамических режимах разливки 311
5.3.1. Иллюстрация принципа регулирования охлаждения слитка 311
5.3.2. Расчет затвердевания слитка при рациональном охлаждении 318
5.3.3. Расчет затвердевания слитка при позонном охлаждении 324
6.4. Выводы по главе 331
Заключение 332
Список литературы
