В работе проводится численное моделирование процессов заливки и кристаллизации стали в превенторе с целью подбора оптимальных параметров технологических режимов, применяемых на промышленном предприятии. Создана компьютерная конечно-элементная модель превентора. Приведено описание подходов к решению связанных задач, возникающих при моделировании процессов заливки и кристаллизации стали. Задача решается в нелинейной постановке. Определено местоположение и размеры зоны наиболее вероятного возникновения пористости, показано хорошее совпадение результатов численного моделирования с картиной пористости в реальном изделии. Определена зависимость пористости в указанной зоне от скорости заливки. Найдена оптимальная скорость заливки, соответствующая наименьшей пористости изделия. Предлагается использовать разработанную компьютерную модель для проведения численных экспериментов, рационализации широкого спектра технологических режимов производства и обработки изделий.
The paper deals with the numerical simulation of filling and solidification of steel preventer in order to select the optimal parameters of technological regimes. The computer model of the preventer is created. The description of approaches to solving related problems arising in the mold filling and solidification is described. The problem is solved in a nonlinear formulation. The location and size of the zone most likely occurrence of porosity are determined, the coincidence of the results of numerical simulations with a picture of porosity in the actual product are shown. The dependence between the porosity in the specified area and the fill rate is obtained. The optimal rate of filling to the lower porosity is calculated. It is proposed to use a designed computer model to streamline a wide range of technological modes of production and processing of products.
1. Бройтман О.А., Монастырский А.В., Иванов И.А., Мальгинов А.Н., Макарычева Е.В., Сараев Д.Ю. Компьютерное моделирование процессов формирования крупных стальных кузнечных слитков // Литейщик России. 2011. № 10. С. 7–15.
2. Гилева Э.А., Соколова О.О., Труфанов Н.А. Численное исследование процесса кристаллизации заготовки превентора // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.
3. Соколова О.О., Сметанников О.Ю. Численное моделирование затвердевания и структуры металлического слитка // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2012. – № 1. – С. 152-167.
4. Цаплин А.И. Теплофизика внешних воздействий при кристаллизации стальных слитков на машинах непрерывного литья. – Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1995. – 238 с.
5. Kermanpur A., Eskandari M., Purmohamad H., Soltani M.A., Shateri R. Influence of mould design on the solidification of heavy forging ingots of low alloy steels by numerical simulation. // Materials and Design, 31, pp. 1096-1104, 2010.