Модельные исследования изменения гидродинамики потоков стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ во время замены погружных стаканов

Abstract

Освещены результаты анализа направлений и современных методов исследований в области непрерывной разливки стали, связанных с выявлением и устранением факторов, оказывающих негативное влияние на качество поверхности непрерывнолитых заготовок. Показано, что существующая концепция построения систем быстрой смены погружных стаканов, эксплуатируемых на слябовых МНЛЗ, приводит к формированию на каждом ручье машины в течение серийной разливки 20 плавок некондиционного участка заготовки длиной 30 – 40 м, образующегося в итоге из-за нестабильных гидродинамических условий в кристаллизаторе. Приведены результаты исследования на физической модели изменений траектории и скорости движения потоков металла в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ, связанных с заменой погружных стаканов в процессе серийной разливки стали, а также предложены рекомендации по снижению длительности негативного воздействия данного фактора на условия формирования отливаемой заготовки. При помощи контрольно-измерительного комплекса с тензорезисторным преобразователем установлено, что перепад скоростей жидкостных потоков у противоположных узких стенок модели кристаллизатора, вызывающий нарушение тепловых условий формирования корочки непрерывнолитой заготовки, в случае использования прямоточных погружных стаканов может достигать значений 2 – 2,3, а для безнапорных глуходонных стаканов с двумя боковыми отверстиями, разделенными рассекателем, 1,2 – 4. С использованием материалов скоростной видеосъемки также получена информация о нарушении симметрии траектории циркуляционных контуров потоков расплава в кристаллизаторе, обусловленном проведением операции замены изношенного погружного стакана. В ходе исследований визуализацию траекторий движения потоков воды, имитировавшей жидкую сталь, в модели кристаллизатора обеспечивали введением через канал модели стопора-моноблока промежуточного ковша воздуха, благодаря чему симулировали подачу аргона во время разливки. Полученные сведения позволили разработать новый принцип построения системы быстрой смены погружных стаканов, заключающийся в совмещенном и параллельном выполнении ее структурными элементами (манипулятором, разливочным и переталкивающим устройствами) отдельных этапов процесса замены огнеупорных изделий. Это позволяет сократить временные затраты на смену изношенного погружного стакана и повысить выход годного при производстве слябовой заготовки на МНЛЗ.