Эвристическая модель охлаждения слиткаВ первые два десятилетия широкого промышленного внедрения установок непрерывной разливки стали режим вторичного охлаждения подбирали в период освоения опытным путем с использованием инженерных методов приближенного расчета. Данная модель является очень трудоемкой и экономически не эффективной. Модель оптимальных расходов воды по длине слитка в зависимости от скорости его движенияДля определенной группы марок стали, размеров поперечного сечения слитков и скорости их вытягивания в установившемся режиме существует свое оптимальное изменение удельных рас¬ходов воды по длине слитка (или секциям зоны вторичного охла¬ждения). Проведенные расчеты в сочетании с анализом практических данных по эксплуатации УНРС, а также эксперименты на тепло¬вых стендах показали, что для обеспечения заданного изменения температуры поверхности слитка в процессе его затвердевания достаточно для каждого уровня секций вторичного охлаждения при различных скоростях вытягивания поддерживать постоянным отношение  где g1 и g2 – удельные расходы воды, м3; v1 – первоначальная скорость, м/с; v2 – конечная скорость, м/с. Величина коэффициента mг по длине зоны вторичного охла¬ждения (по i-м секциям) определяется выражением  где А — величина m при l — 0; l1 — расстояние от данного уровня слитка (секции) до нижнего среза кристаллизатора; а, b — по¬стоянные коэффициенты, определяемые эффективностью исполь¬зования воды, подаваемой на слиток, а также конструктивными особенностями зоны вторичного охлаждения. Полученные в результате проведенных исследований уравне¬ния явились основой для создания алгоритма автоматического управления режимом вторичного охлаждения. Для основы был положен критерий оптимальности для непрерывно литого слитка стали, описываемый формулой:  Где tз – время полного затвердевания, с; b – толщина корочки слитка, м; ? – относительное отклонение скорости слитка. Критериальное условие заключается в том, что суммарно относительное отклонение скорости охлаждения для различных элементов затвердевшего метала от его среднего значения должно быть минимальным. Таким образом используя выбранную модель затвердевания слитка, можно рассчитать требуемые параметры охлаждения, обеспечивающие минимум выбранного критерия, а затем учитывая технические и технологические ограничения оборудования, выбрать нужный режим охлаждения на МНЛЗ. Так как в слитке существует как жидкая, так и твердая фаза, то для расчета твердой доли фазы используется следующее выражение:  где Vтв – объем твердой фазы; Vж – объем жидкой фазы. Процессы тепло и массопереноса в слитке в общем виде описываются системой:  где ? – плотность, кг/м3; v – теплоемкость, (Дж/кг С), Т – температура, С; t – время, с; х – координата; Wt - объемная плотность источников тепла; С – концентрация; Wс - объемная плотность источников концентрации; ? – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*с); D – коэффициент диффузии, м*с2; Vx – проекция вектора скорости. Система уравнений не имеет аналитического решения, поэтому решение было найдено численным методом. С помощью предоставление частных производных было получено итоговое уравнение для расчета температурного поля:  Где t – шаг по времени, с; X – шаг по толщине слитка, м. К аналогу вышесказанного критерия можно взять новый критерий, который минимизирует разницу между температурой фактической и температурой теоретической при технологии, которой охлаждение слитка будет наиболее оптимальным.  Где Тф – температура фактическа, С;Тр – температура оптимальная для охлаждения, С; n – количество зон охлаждения. При этом интенсивность водовоздушного охлаждения определяется по практическим путем медом нахождения минимума критерия при техническом и технологическом ограничении. |