ОСОБЕННОСТИ РАЗЛИВКИ СТАЛИ ЧЕРЕЗ ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША МНЛЗ

Верзилов А.П. (МЧМ-м11б)* Донецкий национальный технический университет

Одним из	решений обеспечивающих подвод стали в кристаллизатор,
является применение трехплитного шиберного затвора, установленного в днище
промежуточного	ковша, которое получило широкое распространение на ряде

металлургических заводов мира. Дозирование стали осуществляется за счет частичного перекрытия разливочного канала при изменении положения средней плиты. При этом выполненные промышленные исследования позволили обосновать ряд позитивных моментов применения шиберных затворов для

непрерывной разливки сортовой заготовки.
Целью	настоящих	исследований	являлось	изучение	особенностей

движения струи металла в разливочном канале промежуточного ковша и оценка влияния различных положений средней плиты шибера на стабильность процесса литья применительно к разливке на сортовой МНЛЗ ООО«Электросталь» (г. Курахово).

В ходе выполнения данных исследований основное внимание было сконцентрировано на изучении особенностей гидродинамических явлений, происходящих внутри разливочного канала стакана-дозатора и трехплитного

шиберного	затвора		на	математической		.моделиПодобный			подход		к
исследованию		гидродинамических			явлений	в	рассматриваемом			процессе
хорошо себя зарекомендовал в металлургической практике. Разработанная
математическая		модель была реализована				с	помощью		метода	конечных
элементов в прикладном пакетеANSYS. Результатами расчетов являлись
значения векторов скорости и суммарной скорости движения стали.
Расчеты выполнены для5 положений средней шиберной плиты, при
которых	открытая		площадь		поперечного		сечения	разливочного			канал
составляла 1,0; 0,90; 0,80; 0,70 и 0,60 от площади						сечения		отверстия средней
плиты соответственно. Количество итераций для сходимости решения в каждом

из рассмотренных случаев составило 90.

Результирующие изображения характера истечения стали через стакандозатор при различных положениях средней плиты шиберного затвор представлены на рис.

На основании рассмотренных исследований предложено выбор диаметра отверстия в плитах шиберного затвора осуществлять из условия, чтобы расход жидкой стали при разливке с номинальными режимами обеспечивался при положении средней плиты, соответствующем открытой площади поперечного сечения отверстия на уровне0,95-0,90. При этом перекрытие отверстия

*Руководитель –д.т.н., профессор, заведующий кафедрой МС Смирнов А.Н.

24

разливочного канала до уровня0,85-0,80 допускается в качестве штатного режима литья в случае производственной необходимости.

а

		б
Рисунок – Распределение полей (а) и векторов (б) скоростей (м/с) в струе
стали разливочного		канала при различных положениях средней шиберной
плиты
Применительно		к условиям	разливки	на сортовой		МНЛЗ	ООО
«Электросталь» рекомендуемый			диаметр	внутреннего		отверстия
шиберных плит составляет 25-28 мм в зависимости от сечения заготовки и
скорости	ее	вытягивания. Увеличение		диаметра	отверстия		от
первоначально опробованного на 10-20% , в определенной степени, будет
способствовать снижению скорости затягивания разливочного канала,
поскольку отложения глинозема, формирующиеся в виде различного рода
перемычек и наростов, постоянно разрушаются и смываются движущимся
потоком	металла. Соответственно,		вероятность процесса		затягивания

внутренней полости разливочного канала в некоторой степени снижается.

25

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И УДАЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПРИ ПРОДУВКЕ ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ В СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОМ КОВШЕ

Кирпяков Г.С., Верзилов А.П. (MЧМ-м11б)* Донецкий национальный технический университет

Развитие технологических систем внепечной доводки распла обусловливает необходимость оптимизации условий перемешивания металла в ковше. Такое перемешивание, как правило, осуществляется путем вдувания в

расплав некоторого количества инертного газа–				аргона.	Основной	задачей
настоящего	исследования	является	установление		оптимальных		режимов
перемешивания расплава в процессе обработки, которые бы позволили решать
следующие проблемы:
· определение рационального			количества	продувочных		узлов	и их
положения в днище ковша;

·предотвращение возникновения застойных зон в ванне жидкого металла в ковше;

·определение условий, соответствующих рациональной интенсивности

перемешивания	в соответствии		с	технологией обработки металла в
ковше.
На начальном	этапе	исследований		была	произведена	оценка	работы
160 тонных сталеразливочных		ковшей в	условиях		конвертерного	цеха	ММК

им. Ильича. Техническим отделом был сделан вывод о неэффективности использования одного продувочного узла, который нес в себе ряд проблем. В процессе эксплуатации ковша наблюдались повышенный износ огнеупоров в зоне шлакового пояса, а также недостаточное удаление неметаллических

включений.	Исходя	из	этого, предприятием		было	принято решение			об
увеличении количества продувочных узлов до двух.
В силу того, что промышленный эксперимент, сопряжен с рядом
трудностей было решено использовать методы физического моделирования.
Физическая		модель	сталеразливочного		ковша	является		двухмерной,
состоящей из 3х плит органического стекла(центральная представляет собой
внутренний	контур промышленного			сталеразливочного			ковша	ММК.	им
Ильича) и	выполнена		в масштабе1:6.	В	качестве	рабочей		жидкости,
моделирующей жидкую сталь, использовалась вода при температуре18-25°С,
так как значения вязкости воды и стали					в области		температур внепечной
обработки и разливки достаточно близки друг к другу. Для перемешивания
расплава применялся сжатый воздух. Движение потоков фиксировалось с
помощью цифровой видеокамеры.

Воснову экспериментальных исследований были положены четыре

варианта продувки с расходами сжатого воздуха равными: 150 л/мин (мягкое

* Руководитель – к.т.н., доцент кафедры МС Штепан Е.В.

26

перемешивание), 250 л/мин и 350 л/мин (среднее перемешивание), 800 л/мин. Результаты физического моделирования представлены на рисунке.

Рассматривая вариант а) следует отметить, что оба потока не вступают во взаимодействие друг с другом и их течение является независимым. Такой характер продувки наиболее характерен для так называемой «мягкой продувки».

Рисунок – Картина движения газовых пузырьков при различной интенсивности продувки: а)150л/мин; б) 250 л/мин; в)350 л/мин; г)800 л/мин

Характер истечения при проведении опытов с более высокими расходами

газа 250, 350 и 800 л/		мин (б, в, и г соответственно) носит сходный характер. Как
видно из рисунка		при увеличении интенсивности продувки увеличивается
взаимное	воздействие		одной струи	на другую. Так	в варианте )б и	в) струи
воздуха	влияют друг		на друга не	значительно. В	нижней части	ковша они

прижимаются друг к другу, а в верхней незначительно расходятся. Однако этого нельзя сказать о варианте г), где к середине уровня налива ковша происходит их взаимное слияние, а на поверхности вследствие этого возникают волны. Также пройдя под зеркалом металла, воздушная струя продолжает свое движения

обратно вглубь ковша, формируя, тем самым,	верхнюю зону	циркуляции.
Благодаря этому неметаллические включения, которые должны удаляться в
результате обработки с высокой долей вероятности будут переходить в металл.
При этом, будет наблюдаться значительное	снижение	эксплуатационной
стойкости футеровки сталеразливочного ковша..

Исходя из этого, следует сделать вывод, что использование двух пробок более эффективно как в аспекте гармонизации движения потоков внутри сталеразливочного ковша, так и удаления неметаллических включений в условиях работы ковша в конвертерном цеху ММК. Ильичаим. Однако увеличение интенсивности продувки выше 800 л/мин влечет за собой обратный эффект, а также повышенный износ в зоне шлакового пояса.

27