МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СЛИТКА

Currently, much attention is paid to improving the quality of ingots obtained at the continuous casting machine (ССМ), as well as issues of reliability and safety of equipment operation. The quality of the cast billet depends on a complex of various factors, the main of which are the design features of the main CCM units and the presence of automatic control systems. The key role in ensuring high quality of the surface and internal structure of the ingot is played by the operation of the automatic control system of the secondary cooling zone. At modern continuous casting machines, dynamic secondary cooling systems (DSCS) are used. The essence of these systems is the possibility of correcting zone parameters based on information about the current thermal state of the ingot, which DSCS receives in real time. The need to obtain reliable information about the current state of the ingot is the main difficulty in the design of DSCS. Currently, there is no method that allows you to continuously monitor the temperature of the inner points of the ingot, and the development of such a method in the near future is not possible. Therefore, to control the temperature state of the ingot in DSCS, mathematical models are used that are based on the numerical solution of the problem of unsteady heat conduction. The work analyzes the existing control system for secondary cooling of the ingot at continuous casting machine No. 6 of PJSC «Azovstal Iron & Steel Works». A crystallization model has been developed that allows analyzing the surface temperature profile and the temperature field inside the ingot. Comparison of the results obtained when using the model with the data of the technical documentation of the continuous casting machine showed its sufficient adequacy and the possibility of further use in the control system for the secondary cooling of ingots.
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам повышения качества слитков, получаемых на МНЛЗ, а также вопросам надежности и безопасности работы оборудования. Качество отливаемой заготовки зависит от комплекса различных факторов, основными из которых являются конструктивные особенности основных узлов МНЛЗ и наличие систем автоматического управления. Ключевую роль в обеспечении высокого качества поверхности и внутренней структуры слитка играет работа системы автоматического управления зоной вторичного охлаждения. На современных МНЛЗ применяются динамические системы вторичного охлаждения (ДСВО). Сущность данных систем заключается в возможности коррекции параметров зоны на основе информации о текущем тепловом состоянии слитка, которую ДСВО получает в режиме реального времени. Необходимость получения достоверной информации о текущем состоянии слитка является главной сложностью при проектировании ДСВО. В настоящее время не существует метода, позволяющего непрерывно контролировать температуру внутренних точек слитка, и разработка такого метода в ближайшем будущем не представляется возможной. Поэтому, для контроля температурного состояния слитка в ДСВО используются математические модели, которые основываются на численном решении задачи нестационарной теплопроводности. В работе произведен анализ существующей системы управления вторичным охлаждением слитка на МНЛЗ № 6 ЧАО «МК «Азовсталь». Разработана модель кристаллизации, позволяющая анализировать профиль температуры поверхности и температурное поле внутри слитка. Сравнение результатов, полученных при использовании модели, с данными технической документации МНЛЗ показало ее достаточную адекватность и возможность дальнейшего использования в системе управления вторичным охлаждением слитков.&nbsp
В умовах сучасного виробництва велика увага приділяється питанням підвищення якості злитків, виготовлених за технологією безперервного лиття, а також питанням надійності та безпеки роботи обладнання. На якість відлитої заготовки впливає комплекс різних факторів, основними з яких є конструктивні особливості основних вузлів МБЛЗ і наявність систем автоматичного управління. Ключову роль у забезпеченні високої якості поверхні та внутрішньої структури злитка відіграє робота системи автоматичного управління зоною вторинного охолодження. На сучасних МБЛЗ застосовуються динамічні системи вторинного охолодження (ДСВО). Сутність даних систем полягає в можливості корекції параметрів зони вторинного охолодження на основі інформації про поточний тепловий стан злитка, яку ДСВО отримує в режимі реального часу. Необхідність отримання достовірної інформації про поточний стан злитка представляє головну складність при проектуванні ДСВО. На даний час не існує методу, який дозволяє безперервно контролювати температуру внутрішніх точок злитка, і розробка такого методу в найближчому майбутньому не представляється можливою. Тому, для контролю температурного стану злитка в ДСВО використовуються математичні моделі, які ґрунтуються на чисельному рішенні задачі нестаціонарної теплопровідності. В роботі проведений аналіз існуючої системи управління вторинним охолодженням злитка на МБЛЗ № 6 ПАТ «МК «Азовсталь». Розроблено модель кристалізації злитка, яка дозволяє аналізувати профіль температури поверхні та внутрішнє температурне поле. Порівняння результатів, отриманих при використанні моделі, з даними технічної документації МБЛЗ підтвердило достатню адекватність моделі та можливість подальшого її використання в системах управління вторинним охолодженням злитків.