ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ С ПОМОЩЬЮ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
Методами математического моделирования на ПЭВМ решены задачи оптимального проектирования в области непрерывной разливки стали, в которых целью является создание новых энергосберегающих технологий на технологическом участке МНЛЗ — прокатный стан. Разработка энергосберегающих технологий получения и тепловой обработки непрерывнолитых слитков на линии МНЛЗ — прокатный стан тесно связана с проблемой рационального использования расплава, из которого сформирован слиток.Для решения этой проблемы рассмотрен ряд задач оптимального проектирования технологии обработки слитка.
1. Расчет оптимальных режимов охлаждения непрерывнолитого слитка в зонах охлаждения криволинейных слябовых МНЛЗ, позволяющих получить в слитке максимально возможное теплосодержание с учетом ограничений на температурные условия охлаждения.2. Проектирование новых технологий (способов и устройств) непрерывной разливки, обеспечивающих подготовку после МНЛЗ и транспортировки к прокатному стану слитков, готовых к прокатке без нагрева в нагревательных печах.
Основным аппаратом решения поставленных задач является использование теории оптимального управления процессами с распределенными параметрами для качественного анализа управляющих воздействий или проектных решений и математического моделирования.
Произведен анализ возможностей получения слитков с высоким теплосодержанием в существующих высокопроизводительных МНЛЗ [1] . Оптимальные режимы охлаждения имеют импульсивный характер и состоят из последовательности чередующихся участков с постоянным максимально возможным для заданных значений скорости разливки, сечения слитка и длины МНЛЗ расходом охладителя и участков с естественным охлаждением на воздухе. Причем с увеличением производительности охлаждения по длине МНЛЗ длина участков интенсивного охлаждения уменьшается, а естественного — увеличивается. Для слябовых слитков мало и среднеуглеродистых сталей сечением 250 мм при длине МНЛЗ 35 м такие режимы имеют место для скоростей разливки 1— 1,5 м/мин. При этом температура поверхности в процессе охлаждения не опускается ниже 850—950 °С, в конце МНЛЗ слиток имеет в центре температуру солидуса. Таким образом, охлажденные по предложенному методу слитки должны до прокатного стана пройти через устройства выравнивания температур по сечению.
Для выравнивания температур в слитке в пределах длины МНЛЗ проведено проектирование технологии тепловой обработки слитка, особенностью которой является размещение зоны теплоизолирования после зон охлаждения. С помощью математического моделирования определены соотношения между длинами зон охлаждения и теплоизолирования для стальных слябовых слитков сечением от 0,05 до 0,175 м; длина зоны охлаждения 0,5—0,8 ts; длина зоны теплоизолирования 0,6—0,3f5, где ts — время полного затвердевания слитка.
Диапазон оптимальных значений скоростей разливки составляет для указанного выше типа МНЛЗ 11,2 м/мин при обеспечении среднемассовой температуры в слитке 1300 °С и перепаде температур 50—200 °С в конце МНЛЗ [2]. Компьютерное моделирование позволило построить номограммы, определяющие оптимальные параметры предложенной технологии в зависимости от скорости разливки, интенсивности охлаждения, длины МНЛЗ, толщины слоя теплоизоляции, длины ее, толщины разливаемого слитка (см. рисунок).
Ограниченные возможности систем внешнего охлаждения слитка в МНЛЗ (увеличение интенсивности охлаждения приводит к росту термонапряжений в твердой оболочке слитка) привели к задаче проектирования МНЛЗ с использованием внутренних охладителей.
Одним из новых технических решений является способ непрерывного литья крупных стальных слитков с использованием двухкрис таллизаторных МНЛЗ. Предлагаемая установка состоит из двух кристаллизаторов различного сечения, соосно расположенных друг над другом. Малый слиток, образующийся в верхнем малом кристаллизаторе, поступает в нижний большего сечения и является охладителем расплава в нем. Решена задача определения оптимального соотношения между размерами кристаллизаторов, при котором достигается
кристаллизаторы—МНЛЗ. Определено температурное поле в слитке малого сечения и оптимальные параметры охлаждения в МНЛЗ обычной конструкции.
Полученные данные приведены в таблице. Анализ их позволяет определить оптимальное соотношение между сечением слитков, равное 0. 5.
Определены оптимальные параметры технологии непрерывной разливки для энергосберегающей обработки слитка на линии МНЛЗ—прокатный стан.
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м I, Москва 1994
