Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2

Рассмотрены этапы разработки блочного интерфейса программы для расчета теплового поля непрерывнолитой заготовки и методика проведения исследований с целью оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования при литье круглых и квадратных заготовок на МНЛЗ. Разработана матем...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Белый, В.А., Найдек, В.Л., Волков, С.Ю., Якобше, Р.Я., Мисочка, А.В., Ноговицын, А.В., Кучаев, А.А., Белый, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2011
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115989
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2 / В.А. Белый, В.Л. Найдек, С.Ю. Волков, Р.Я. Якобше, А.В. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.А. Кучаев, В.В. Белый // Металл и литье Украины. — 2011. — № 12. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-115989
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1159892017-04-18T03:02:30Z Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2 Белый, В.А. Найдек, В.Л. Волков, С.Ю. Якобше, Р.Я. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.В. Кучаев, А.А. Белый, В.В. Рассмотрены этапы разработки блочного интерфейса программы для расчета теплового поля непрерывнолитой заготовки и методика проведения исследований с целью оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования при литье круглых и квадратных заготовок на МНЛЗ. Разработана математическая модель, описывающая процесс затвердевания прямоугольной заготовки с округленными углами. С помощью модели обнаружены особенности динамики изменения температурного поля внутри заготовки. Розглянуто етапи розробки блочного інтерфейсу програми для розрахунку теплового поля безперервнолитої заготовки та методику проведення досліджень з метою оптимізації режимів та конструктивних параметрів технологічного обладнання при литті круглих і квадратних заготовок на МБЛЗ. Розроблено математичну модель, яка описує процес тверднення прямокутної заготовки із закругленими кутами. За допомогою моделі виявлено особливості динаміки зміни температурного поля заготовки. The stages of the development of a program block interface for the computation of the heating field of continuously cast billet and methodology for conducting research with a view to optimization of modes and design parameters of technological equipment for casting of round and square billets on casters are described. A mathematical model describing the solidification process of rectangular billet with rounded corners is developed. With the help of model is revealed features of the dynamics of the temperature field inside of the billet. 2011 Article Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2 / В.А. Белый, В.Л. Найдек, С.Ю. Волков, Р.Я. Якобше, А.В. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.А. Кучаев, В.В. Белый // Металл и литье Украины. — 2011. — № 12. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115989 519.711.3:517.958:681.3:669 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Рассмотрены этапы разработки блочного интерфейса программы для расчета теплового поля непрерывнолитой заготовки и методика проведения исследований с целью оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования при литье круглых и квадратных заготовок на МНЛЗ. Разработана математическая модель, описывающая процесс затвердевания прямоугольной заготовки с округленными углами. С помощью модели обнаружены особенности динамики изменения температурного поля внутри заготовки.
format	Article
author	Белый, В.А. Найдек, В.Л. Волков, С.Ю. Якобше, Р.Я. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.В. Кучаев, А.А. Белый, В.В.
spellingShingle	Белый, В.А. Найдек, В.Л. Волков, С.Ю. Якобше, Р.Я. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.В. Кучаев, А.А. Белый, В.В. Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2 Металл и литье Украины
author_facet	Белый, В.А. Найдек, В.Л. Волков, С.Ю. Якобше, Р.Я. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.В. Кучаев, А.А. Белый, В.В.
author_sort	Белый, В.А.
title	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2
title_short	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2
title_full	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2
title_fullStr	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2
title_full_unstemmed	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2
title_sort	роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. сообщение 2
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115989
citation_txt	Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2 / В.А. Белый, В.Л. Найдек, С.Ю. Волков, Р.Я. Якобше, А.В. Мисочка, А.В. Ноговицын, А.А. Кучаев, В.В. Белый // Металл и литье Украины. — 2011. — № 12. — С. 11-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT belyjva rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT najdekvl rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT volkovsû rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT âkobšerâ rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT misočkaav rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT nogovicynav rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT kučaevaa rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2 AT belyjvv rolʹkompʹûternogomodelirovaniâvoptimizaciitehnologičeskihprocessovnepreryvnojrazlivkistalisoobŝenie2
first_indexed	2025-07-08T09:44:04Z
last_indexed	2025-07-08T09:44:04Z
_version_	1837071436110364672
fulltext	10 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201110 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 hydrogen, metal, phase transformation, anomalous spontaneous deformation, quasi- liquid stateKeywords Shapovalov V. Solid-state casting, or the Story of discovery. Report 2 The short historical information about discovery of so-called anomalous spontaneous deformation phenomena is given. New experimental and theoretical data about the phenomena are presented. The state and perspectives of scientific investigation and commercial application of the phenomena are analyzed. Summary Поступила 21.06.11 водень, метал, фазові перетворення, аномальна спонтанна деформація, квазірід- кий станКлючові слова УДК 519.711.3:517.958:681.3:669 В. А. Белый, В. Л. Найдек, С. Ю. Волков, Р. Я. Якобше, А. В. Мисочка, А. В. Ноговицын, А. А. Кучаев, В. В. Белый Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Компания «Agbor engineering Ltd», Харьков Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2* Рассмотрены этапы разработки блочного интерфейса программы для расчета теплового поля непрерывноли- той заготовки и методика проведения исследований с целью оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования при литье круглых и квадратных заготовок на МНЛЗ. Разработана математическая модель, описывающая процесс затвердевания прямоугольной заготовки с округленными углами. С помощью модели обнаружены особенности динамики изменения температурного поля внутри заготовки. В работе [1] дано краткое описание математиче- ской модели, разработанной для расчета теп- лового состояния непрерывнолитой заготовки. В настоящей работе при разработке интер- фейса программы исходили из того, что глав- ным является обеспечение полной функциональ- ности программы при максимальном комфорте. Для решения данной задачи необходимо: конкре- тизировать перечень и диапазоны варьируемых параметров; выбрать соответствующие элементы управления Windows-интерфейса; заложить подпро- грамму проверки корректности введенных данных. Интерфейс блока № 1 (кристаллизатор) Сведения о выбранных элементах интерфейса приведены в табл. 1. В верхней части окна расположены вкладки, поз- воляющие получить доступ к элементам управления технологическими параметрами разливки и системе охлаждения кристаллизатора. В нижней части окна Ключевые слова: математическая модель, имитационная модель, МНЛЗ, оптимизация параметров, стальная заготовка, температурное поле ** Сообщение 1 опубликовано в журнале «Металл и литье Украины» № 11, 2011 г. 12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201112 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 находится статусная строка, отображающая подсказ- ки по ходу процесса, а также текущие значения тем- пературы поверхности заготовки и толщины твердой корочки. Один из ранних вариантов интерфейса про- граммы приведен на рис. 1. Отчет о результатах моделирования Результаты моделирования отражены в отчете (протоколе) с указанием конкретных значений темпера- тур в структуре найденного температурного поля, даю- щего представление о характере распределения тем- ператур в любом сечении заготовки, зафиксиро- ванном в кристаллизаторе. В подробном отчете со- держатся данные о наращивании и усадке твердой фазы, распределении температуры по объему заго- товки вплоть до сечения, находящегося на выходе из кристаллизатора. Предусмотрена также возмож- ность сохранения пакета файлов с результатами расчета в кристаллизаторе для последующего их использования в расчете температурного поля заго- товки зоны вторичного охлаждения (ЗВО). Из структуры интерфейса (рис. 1) видно, что в рабочей области окна могут быть представлены также графики темпа наращивания твердой фазы и кинетики температуры поверхности вдоль техноло- гической оси МНЛЗ. Интерфейс блока № 2 (ЗВО) Интерфейс программы расчета ЗВО разраба- тывался с учетом требований, приведенных выше. В табл. 2 приведены интерфейсные элементы управ- ления для моделирования зоны вторичного охлаж- дения. В верхней части окна располо- жены вкладки, позволяющие полу- чить доступ к элементам управле- ния ЗВО. Распределение расходов воды по автономным участкам ЗВО представлено в виде гисто- граммы, находящейся под полем редактирования номера участка, его длины и расхода подаваемой воды для охлаждения. В нижней части окна находится статусная строка, отображающая подсказки и рекомендации по ходу процесса и текущие значения температуры поверхности заготовки и толщины твердой корочки. Одно из окон ин- терфейса программы приведено на рис. 2. Детальная визуализация процесса По желанию оператора можно подробно рассмотреть и с помо- щью курсора исследовать темпе- ратурное поле внутри заготовки. Для вызова сечения с выбранной курсором вдоль технологической Таблица 1 Интерфейсные элементы управления в области кристаллизатора Технологические параметры Элементы управления Диапазоны параметров Марка стали комбинированный список перечень типов стали Размер слитка комбинированный список 80-160 мм Температура расплава в промежуточном ковше поле редактирования 1500-1570 °С Скорость разливки поле редактирования 1,0-8,0 м/мин Тип кристаллизатора комбинированный список линейный или параболический Тип смазки комбинированный список ШОС или масло Температура охлаждающей воды поле редактирования 10-50 °С Перепад воды в кристаллизаторе поле редактирования 5-30 °С Команда начала расчета кнопка нет Команда сохранения результатов расчета кнопка нет Команда вызова справочной системы кнопка нет Команда выхода из программы кнопка нет Рис. 1. Интерфейс программы расчета теплового состояния затвердевающей заготовки в кристаллизаторе (окно «разливка» совмещено с окном представления результатов моделирования) Рис. 1. Интерфейс программы расчета теплового состояния затвердевающей заготовки в кристаллизаторе (окно «разливка» совмещено с окном представления результатов мо- делирования) 12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201112 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 оси координатой необходимо нажать на левую кла- вишу «мышки» в окне графиков (рис. 1, 2). В резуль- тате получаем картинку (рис. 3), на которой показаны два вида температурного поля в сечениях, характер- ных для кристаллизатора (а) и ЗВО (б). Температур- ное поле здесь представлено визуально в цветовом разрешении: каждая группа изотерм обозначена оп- ределенным цветом. В заголовке окна указана точная координата сечения (расстояние от мениска), а в ле- вом верхнем углу – цветовая гамма соответствующих изотерм. В статусной строке отображаются текущие координаты курсора (Н – расстояние от центра сече- ния по вертикали, W – расстояние по горизонтали), а также высвечивается значение температуры в точке с засвеченными координатами. Это значительно рас- ширяет функциональные возможности программы, так как позволяет оперативно найти температурное поле в сечениях активного взаимодействия заготовки с оборудованием и оптимизировать температурно- деформационные режимы в сечениях изгиба- разгиба или на участках мягкого обжатия заготовки. Справочная система Для эффективной работы с программой разрабо- тана специальная справочная система. Все элемен- ты программного интерфейса снабжены подсказка- ми (для этого достаточно задержать «мышку» над элементом управления несколько секунд), а кноп- ки – специальными разделами справки (нажатием клавиши F1, когда элемент находится в фокусе вво- да). Наличие такой процедуры существенно упроща- ет применение имитационной модели, особенно на начальной стадии обучения пользователя. Основное окно справки Windows вызывается нажатием кнопки «Справка» (рис. 4). Пользователь, выбрав интересу- ющий его раздел справки, может увидеть его содер- жимое нажатием кнопки «Показать», а также найти интересующую его тему по ключевому слову, выбрав вкладку «Указатель» в главном окне справочной сис- темы. Наличие такой системы существенно облегча- ет работу пользователя и экономит рабочее время. Методика оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования Особенности методики оптимиза- ции режимов и конструктивных па- раметров технологического обо- рудования рассмотрим в условиях технологии непрерывного литья заготовок. Известно, что наиболее уязвимым участком этой техноло- гической линии в плане стабили- зации качества поверхности полу- чаемых заготовок является ЗВО. Если центром стадии зарожде- ния процесса трещинообразова- ния можно считать кристаллиза- тор, то его максимальное разви- тие достигается именно в ЗВО. Чаще всего это обусловлено не- адекватностью выбранных режи- мов охлаждения (количество и протяженность автономных зон, уровень интенсивности и неравно- мерности охлаждения) и конструк- тивными недостатками используе- мых спрейерных устройств (вид и Таблица 2 Интерфейсные элементы управления для моделирования ЗВО Используемые параметры Элементы управления Диапазоны параметров Количество зон, шт поле редактирования 1-10 Номер автономной зоны комбинированный список от 1 до N, где N – количество зон Длина, мм поле редактирования не ограничена Расход (по выбору), л/мин или м3/ч поле редактирования не ограничен Команда загрузки начального температурного поля на выходе из кристаллизатора кнопка архив сохраненных режимов Команда начала расчета кнопка нет Команда загрузки режимов охлаждения в ЗВО кнопка архив сохраненных режимов Команда сохранения режимов охлаждения в ЗВО кнопка нет Команда вызова справочной системы кнопка нет Команда выхода из программы кнопка нет Рис. 2. Один из вариантов интерфейса ИМ для отработки режимов вторичного охлаждения при разливке заготовки квадратного сечения размером 120 мм Рис. 2. Один из вариантов интерфейса ИМ для отработки режимов вторичного охлажде- ния при разливке заготовки квадратного сечения размером 120 мм 14 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201114 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 количество установленных коллекторов, типы и шаг установки используемых форсунок). Для отработки режимов вторичного охлаждения необходимо пред- варительно провести расчет кристаллизатора (или загрузить из архива полученные ранее выходные данные режима). Полученное в результате расчета температурное поле на выходе из кристаллизатора содержит начальные условия для расчета теплово- го состояния непрерывнолитой заготовки в ЗВО. Ис- следование теплового состояния заготовки проводят путем варьирования граничных условий. При этом для связи коэффициента теплоотдачи или теплового потока с расходом охладителя используют хорошо адаптированную в промышленных условиях экспе- риментальную зависимость коэффициента теплоот- дачи (или теплового потока) от плотности орошения (удельный расход жидкости) и давления подаваемо- го охладителя. Последнее позволяет использовать в качестве граничных условий естественный техноло- гический параметр, а именно – расход подаваемой воды на поверхность непрерывнолитой заготовки при заданном давлении. Особенно следует отме- тить, что, в отличие от математической, в имитаци- онной модели граничные условия в ЗВО задаются в виде расходов воды по зонам, устанавливаемым оператором (рис. 2). В качестве варьируемых пара- метров представлены: марка разливаемой стали, скорость разливки, размер сечения отливаемой за- готовки, расходы, давление воды и длины автоном- ных участков ЗВО, а также варьируемый вид (масш- табированная гистограмма) распределения расхода по длине ЗВО. Общая длина ЗВО, также как и общий расход воды, формируются путем автоматического суммирования автономных длин и расходов. Опти- мизируемыми параметрами являются температура поверхности и вид температурного профиля T [z(τ)] с учетом вторичного разогрева вдоль технологиче- ской оси (z) МНЛЗ (прямая задача), а также струк- тура полей орошения вместе с особенностями кон- структивного выполнения охлаждающих устройств (обратная задача). В плане оптимизации режимных параметров, обеспечивающих базовые гарантии качества по заданным технологом пределам ста- билизации температуры поверхности и вторично- го разогрева, наибольший интерес представляют: 1. Корректировка диапазона температурно-скоро- стных режимов разливки в рамках заданной произво- дительности, а также марочного и размерного сорта- ментов разливаемых заготовок. 2. Оптимизация темпа снижения температуры в первой зоне от температуры поверхности заготовки на выходе из кристаллизатора до достижения задан- ного технологом значения температуры сопровожде- ния в ЗВО. 3. Общий вид температурного профиля поверх- ности заготовки, размах которого ограничен снизу и сверху красными линиями, не должен, с одной сто- роны, достигать уровня температуры порога хлад- ноломкости для данной марки стали, приближение к которому чревато провалами качества заготовок по поверхности и геометрии, и, с другой стороны, Рис. 3. Температурное поле в сечении заготовки в области кристаллизатора (а) и ЗВО (б) 6 а б Рис. 4. Основное окно справочной системы Рис. 4. Основное окно справочной системы 14 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201114 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 не должен достигать максимального уровня тем- пературы, при котором резко снижаются гарантии устойчивости процесса и качество макроструктуры. 4. Крутизна подъема температурного профиля (вторичный разогрев) поверхности на граничных участках автономных зон. 5. Структура температурного поля в сечениях контакта с поддерживающими роликами и тянущими валками ТПМ, изгиба-разгиба заготовки и на участ- ках установки устройств мягкого обжатия. Полученные в процессах модельных исследова- ний и отработки режимов охлаждения окончатель- ные результаты позволяют найти оптимальные сочетания технологических и конструктивных пара- метров, отвечающие условиям практически 100 % адекватности реакции системы охлаждения на изме- нение температурного профиля (имеется в виду вы- сокая корректность выбора отклика управляющего воздействия, гарантированно обеспечивающего со- ответствие температуры поверхности ее заданному значению). Выполнение этого условия, как было от- мечено выше, гарантирует высокий базовый уровень качества поверхности и геометрии получаемых за- готовок. Из вышеизложенного следует, что представлен- ную ИМ можно с успехом использовать в качестве эффективного инструмента для оптимизации тем- пературно-скоростных режимов разливки и конс- труктивных узлов теплонагруженного оборудования МНЛЗ, а также для разработки новых способов и уст- ройств непрерывного литья заготовок. С ее помощью были разработаны основы новой технологии непре- рывного литья заготовок с округленными ребрами и кристаллизатор для ее реализации. Расширение возможностей и эффективности использования ИМ С целью расширения функциональных возмож- ностей ИМ были разработаны математические мо- дели описания процессов непрерывной разливки круглого и прямоугольного с округленными углами сечений, позволившие обнаружить отличительные особенности динамики температурного поля внутри цилиндрической заготовки. При идентичной рассмот- ренной ранее методике расчета в рамках математи- ческой модели для описания процесса отвердевания круглой заготовки использовалось дифференциаль- ное уравнение нестационарной теплопроводности в полярных координатах вида ρэф (t) сэф(t) ∂t/∂τ = 1/r ∂/∂r [r λэф (t) ∂t/∂r], (1) преобразованное в удобную для численного реше- ния форму. В структуре уравнения (1), описывающе- го, по существу, перенос энергии, теплота фазово- го перехода входит в сэф. Поэтому, за исключением новой радиальной координаты r, обозначения те же, что и в [1]. В процессе выполнения численных расчетов в рамках сеточной модели принято: λi – теплопро- водность разливаемой марки стали в окрестности i-ого узла; ri – радиальная координата i-ого узла; ∂r – размер выбранного пространственного шага; ∂τ – временной промежуток, соответствующий тем- пературному переходу i-ого узла из состояния k в состояние k + 1; ρi, ci – плотность и теплоемкость в окрестности i-ого узла соответственно; ρэф, сэф, λэф – эффективные коэффициенты плотности, тепло- емкости и теплопроводности. При разработке математической модели процес- са непрерывного литья заготовок прямоугольного се- чения с округленными углами, в целом, применялась методика расчета теплового состояния заготовки, идентичная изложенной в [1]. Отличие методик со- стоит лишь в новой трактовке граничных условий, а именно: ввиду нелинейности границы поверхности, при каждом определении температур в узлах сетки осуществляется дополнительная проверка коорди- нат на предмет нахождения данного узла в пределах исследуемого сечения; на момент присоединения граничных условий на криволинейной поверхности используется векторная составляющая теплового потока или коэффициента теплоотдачи (в зависи- мости от типа граничных условий). Естественным условием тестирования такой мо- дели было совпадение результатов расчета при ис- пользовании двух моделей в условиях идентичности начальных и граничных условий, а также равенства радиуса округления углов квадратной заготовки ра- диусу сечения круглой заготовки. С помощью рассмотренной выше усовершен- ствованной имитационной модели для моделиро- вания процесса отвердевания непрерывнолитой заготовки с округленными ребрами удалось: опти- мизировать [2] форму поперечного сечения получа- емой заготовки и геометрию формообразующей по- лости кристаллизатора [3], температурно-скоростные режимы разливки на условиях контроля положения точки смыкания фронтов жидкой фазы; оптимизиро- вать тепловой профиль поверхности заготовки вдоль оси МНЛЗ с учетом нового формата заготовок, схе- мы устанавливаемого оборудования и др. Выводы 1. Основная задача создания интерфейса – обе- спечение полной функциональности программы при максимальных удобствах для пользователя с кон- кретным перечнем и установленными диапазонами варьируемых параметров, а также рациональный выбор соответствующих элементов управления Windows-интерфейса. 2. Предусмотренные в структуре интерфейса Windows-окна позволяют многогранно отразить ре- зультаты моделирования в форме протоколов, гра- фиков, динамических картинок структуры найден- ного температурного поля в цветовом разрешении, дающие полное представление о характере распре- деления температур в любом сечении заготовки и динамике процесса отвердевания. 3. Детальная визуализация структуры темпера- турного поля в сечениях активного взаимодействия заготовки с технологическим оборудованием поз- воляет оптимизировать температурно-деформаци- онные режимы в сечениях контакта с поддержива- 16 17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’201116 17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 12 (223) ’2011 ющими роликами и тянущими валками ТПМ, изгиба- разгиба или на участках мягкого обжатия заготовки. 4. Существенно упрощает задачи оптимизации параметров технологический формат интерфейса, при котором в качестве управляемых граничных условий теплообмена используются величины не в единицах тепловой мощности (Вт), как это принято в математической модели, а их технологические эк- виваленты в виде необходимых для их реализации расходов подаваемого охладителя с учетом задей- ствованных в неявном виде его давлений и темпе- ратур. 5. Разработанная методика отработки темпера- турно-скоростных режимов разливки путем прокрут- ки вариантов позволяет найти по виду получаемого температурного профиля поверхности наилучшие сочетания режимов и схем подачи, а также техно- логических параметров разливки и конструктивных решений ЗВО, конфигурация которых обеспечивает базовые гарантии качества по заданным технологом пределам стабилизации температуры поверхности и вторичного разогрева. 6. Наиболее эффективное усовершенствование имитационной модели достигается путем расшире- ния возможностей математической модели. Разра- ботка новых математических моделей для описания теплопереноса в кристаллизующихся заготовках круглого и прямоугольного с округленными углами сечений позволила оптимизировать формат получа- емых заготовок и конструкцию кристаллизатора для их производства. Білий В. П., Найдек В. Л., Волков С. Ю., Якобше Р. Я., Мисочка А. В., Ноговіцин О. В., Кучаєв О. А., Білий В. В. Роль комп’ютерного моделювання в оптимізації технологічних процесів безперервного лиття сталі. Повідомлення 2 Розглянуто етапи розробки блочного інтерфейсу програми для розрахунку теплового поля безперервнолитої заго- товки та методику проведення досліджень з метою оптимізації режимів та конструктивних параметрів технологіч- ного обладнання при литті круглих і квадратних заготовок на МБЛЗ. Розроблено математичну модель, яка описує процес тверднення прямокутної заготовки із закругленими кутами. За допомогою моделі виявлено особливості динаміки зміни температурного поля заготовки. Анотація mathematical model, simulation model, continuous caster, parameters optimization, steel billet, temperature fieldKeywords Bilyi V. P., Naydek V., Volkov S., Jakobshe R., Misochka A., Nogovitsyn A., Kuchaev A., Bilyi V. V. The role of computer modelling in optimization of technological processes of steel continuous casting. Report 2 The stages of the development of a program block interface for the computation of the heating field of continuously cast billet and methodology for conducting research with a view to optimization of modes and design parameters of techno- logical equipment for casting of round and square billets on casters are described. A mathematical model describing the solidification process of rectangular billet with rounded corners is developed. With the help of model is revealed features of the dynamics of the temperature field inside of the billet. Summary Поступила 25.07.11 математична модель, імітаційна модель, МБЛЗ, оптимізація параметрів, сталева заготовка, температурне полеКлючові слова ЛИТЕРАТУРА 1. Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 1 / В. А. Белый, В. Л. Найдек, С. Ю. Волков и др. // Металл и литье Украины. – 2011. – № 11. – С. 32-39. 2. Белый В. А. Разработка новой технологии производства непрерывнолитых заготовок с округленными ребрами // Сб. тр. научн. техн. конф. «Состояние и основные пути развития непрерывной разливки стали». – Харьков: УкрНИИмет, 2001. – С. 107-112. 3. Пат. РФ № 2227081, МПК7 В22D11/04. Кристаллизатор / В. А. Белый, А. А. Степанов, А. М. Ламухин и др. – Опубл. 20.04.04, Бюл. № 11.

Роль компьютерного моделирования в оптимизации технологических процессов непрерывной разливки стали. Сообщение 2

Репозитарії

Схожі ресурси