The 16 reference contexts in paper S. Kabishov M., I. Trusova A., P. Ratnikov Je., С. Кабишов М., И. Трусова А., П. Ратников Э. (2016) “ФОРМИРОВАНИЕ НАРУЖНОГО СЛОЯ МЕЛКИХ РАЗОРИЕНТИРОВАННЫХ ДЕНДРИТОВ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ ЗАГОТОВОК // FORMATION OF THE OUTER LAYER OF SMALL UNDIRECTED DENDRITES AT CONTINUOUS CASTING OF STEEL” / spz:neicon:vestift:y:2016:i:2:p:5-10

  1. Start
    4685
    Prefix
    Вероятнее всего, это объясняется снижением скорости разливки и, как следствие, изменением условий кристаллизации металла в верхней зоне кристаллизатора. Размеры кристаллизационных зон при разливке заготовок сечением 250×300 и 300×400 мм в условиях МНЛЗ-3 ОАО «Белорусский металлургический завод»
    Exact
    [11]
    Suffix
    No п.п.Марка сталиПрофиль, ммНаружная мелкозернистая корочка, мм Ширина зоны столбчатых кристаллов (до большой грани × до малой грани), мм minmaxmiddleminmaxmiddle 160С2ХФА250×30045460×6665×6762×67 270Б250×30046560×6364×6962×67 3460300×400010,586×8995×10292×92 4S355J2G3300×40032270×9374×9472×93 520300×400010,582×8896×9491×91 6S355J2G3300×400010,590×97103×12199×101 710300×400010,586×8992×9289×90
    (check this in PDF content)

  2. Start
    6480
    Prefix
    Если формируется слой толщиной d, то 0lsF-D=, lssFF-=, sVFD=d (рис. 1). Будем считать, что толщина слоя d, который формируется в течение одиночного акта кристаллизации за время tcr, имеет порядок, близкий к размерам кластера, т. е. 1 нм
    Exact
    [12]
    Suffix
    . Выполним оценку условий теплообмена на границах выделенного участка, которые обеспечат формирование такого слоя. Температуру переохлаждения ограничим значением DT = 10 °С [1], т. е. максимальной величиной, которая установлена в про цессе экспериментов при кристаллизации многокомпонентных сплавов в условиях, близких к условиям промышленных технологий.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    6658
    Prefix
    Будем считать, что толщина слоя d, который формируется в течение одиночного акта кристаллизации за время tcr, имеет порядок, близкий к размерам кластера, т. е. 1 нм [12]. Выполним оценку условий теплообмена на границах выделенного участка, которые обеспечат формирование такого слоя. Температуру переохлаждения ограничим значением DT = 10 °С
    Exact
    [1]
    Suffix
    , т. е. максимальной величиной, которая установлена в про цессе экспериментов при кристаллизации многокомпонентных сплавов в условиях, близких к условиям промышленных технологий. Дополни- тельным ограничением будет неподплавление формирующегося плоского слоя, т. е. вся теплота, подводимая за время tcr со стороны перегретой жидкой фазы и выделившаяся в процессе кристаллизации, отводится в
    (check this in PDF content)

  4. Start
    8472
    Prefix
    Тогда формирование плоского слоя толщиной 1 нм возможно при условии, что разность теплового потока со стороны жидкого ядра и потока, отводимого в твердую корочку, будет приблизительно составлять 2 Дж за время tcr ≈ 10–6 с (ориентировочная продолжительность существования кластера в металлической жидкости вблизи температуры фазового перехода
    Exact
    [1]
    Suffix
    ). Фактически количество теплоты, подведенное к фронту кристаллизации со стороны жидкого ядра и выделившееся в процессе затвердевания плоского слоя, почти равно количеству теплоты, отведенному через твердую фазу и поглощенному слоем при разогреве.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    9764
    Prefix
    величину за время tcr+ tс возможно лишь в том случае, когда температура на его поверхности, контактирующей с жидкостью, при выделении скрытой теплоты кристаллизации не будет повышаться, так как при достижении температуры ликвидуса Tliq присоединение еще одного кластера (группы кластеров) будет невозможно.. Принимая во внимание, что процесс кристаллизации протекает не монотонно, а циклически
    Exact
    [9]
    Suffix
    , когда этапы формирования твердой фазы чередуются с периодами, в течение которых жидкость у фронта кристаллизации переохлаждается до температуры Tliq – DT, разобьем процесс формирования корочки из мелких разориентированных кристаллов на N шагов (iN∈).
    (check this in PDF content)

  6. Start
    10659
    Prefix
    Схема роста плоского слоя мелких разориентированных дендритов Перейдем к более детальному рассмотрению условий возникновения и роста слоя мелких разориентированных дендритов при кристаллизации в условиях МНЛЗ. Для этого необходимо проанализировать процесс отвода теплоты от поверхности затвердевающего слитка в кристаллизаторе. Согласно рекомендациям
    Exact
    [13]
    Suffix
    , плотность теплового потока от слитка к стенке кристаллизатора равна пов ст 0123 , TT q RRRR = +++ (4) где 0123,,,RRRR – соответственно термическое сопротивление области контакта жидкой прослойки ШОС с поверхностью заготовки; термические сопротивления собственно жидкой и твердой прослоек ШОС; термическое сопротивление области контакта твердого слоя ШОС с кристаллизатором (R3 = 10–4м2·К/Вт).
    (check this in PDF content)

  7. Start
    11288
    Prefix
    Термическое сопротивление области контакта жидкой прослойки ШОС с поверхностью заготовки R0 = 0. Коэффициенты теплопроводности жидкой и твердой прослоек шлакового гарнисажа соответственно равны l1 = 1,5 Вт/(м·К), l2 = 2,0 Вт/(м·К)
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Общая толщина слоя ШОС при разливке блюмов со скоростью 0,4–1,1 м/мин составляет по разным оценкам [13, 14] от 0,08 до 0,4 мм. Поскольку формирование твердой корочки начинается в верхней части кристаллизатора, гарнисаж будет иметь максимальную толщину.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    11393
    Prefix
    Коэффициенты теплопроводности жидкой и твердой прослоек шлакового гарнисажа соответственно равны l1 = 1,5 Вт/(м·К), l2 = 2,0 Вт/(м·К) [13]. Общая толщина слоя ШОС при разливке блюмов со скоростью 0,4–1,1 м/мин составляет по разным оценкам
    Exact
    [13, 14]
    Suffix
    от 0,08 до 0,4 мм. Поскольку формирование твердой корочки начинается в верхней части кристаллизатора, гарнисаж будет иметь максимальную толщину. Примем толщину шлакообразующего слоя dШОС = 0,4 мм.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    11694
    Prefix
    Поскольку формирование твердой корочки начинается в верхней части кристаллизатора, гарнисаж будет иметь максимальную толщину. Примем толщину шлакообразующего слоя dШОС = 0,4 мм. Доля жидкой прослойки не превышает 20–25% (в рассматриваемом случае примем 0,1 мм)
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Температура поверхности заготовки в начале формирования корочки близка к температуре ликвидуса (расплав в момент контакта находится в жидком состоянии). Например, для стали ШХ15СГ данная температура составляет около 1450 °С, температура стенки кристаллизатора – 200 °С [9].
    (check this in PDF content)

  10. Start
    11971
    Prefix
    Температура поверхности заготовки в начале формирования корочки близка к температуре ликвидуса (расплав в момент контакта находится в жидком состоянии). Например, для стали ШХ15СГ данная температура составляет около 1450 °С, температура стенки кристаллизатора – 200 °С
    Exact
    [9]
    Suffix
    . При таких параметрах плотность теплового потока, отводимого от поверхности заготовки в верхней части кристаллизатора, будет равна 62 4 1450 200 4 10 Вт/м . 0,0001 0,0003 10 1,52, 0 q =≈⋅ ++ При снижении температуры поверхности затвердевающей корочки до уровня температуры солидуса расплава (для стали ШХ15СГ Tsol ≈ 1320 °C) значение плотности теплового потока уменьшается.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    12846
    Prefix
    Если принять, что данный процесс происходит по линейной зависимости, и учесть, что на участке кристаллизатора, где отсутствует газовый зазор, температура поверхности слитка, как показывают численные расчеты
    Exact
    [8]
    Suffix
    , снижается до 1150– 1100 °С, то величина плотности теплового потока будет монотонно возрастать (рис. 2, сплошная линия). Если же предположить, что толщина шлакового гарнисажа на выбранном участке уменьшается по квадратичной параболе, то данная зависимость будет иметь явный экстремум в точке, где температура поверхности заготовки уменьшится до 1250 °С.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    13327
    Prefix
    Если же предположить, что толщина шлакового гарнисажа на выбранном участке уменьшается по квадратичной параболе, то данная зависимость будет иметь явный экстремум в точке, где температура поверхности заготовки уменьшится до 1250 °С. Учитывая результаты экспериментальных измерений интенсивности теплообмена по высоте кристаллизатора МНЛЗ
    Exact
    [9]
    Suffix
    , следует отметить, что задание квадратичной зависимости толщины ШОС в зоне плотного контакта Рис. 2. Расчетная зависимость плотности теплового потока к стенке кристаллизатора от температуры поверхности заготовки: сплошная линия – толщина ШОС уменьшается по линейной зависимости при перемещении вниз вдоль вертикальной оси кристаллизатора; штриховая линия – то же, но по квадратичной параб
    (check this in PDF content)

  13. Start
    14969
    Prefix
    При tcr ~ 10–6 с для формирования слоя толщиной 1 нм (порядок размера кластера) необходимо, чтобы данная разность составляла около 2⋅106 Вт/м2. Предположим, что распределение температур в твердой корочке по характеру близко к параболе
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Согласно экспериментальным исследованиям и результатам численных расчетов, диапазон температур на поверхности заготовки в верхней части кристаллизатора составляет около 1250–1350 °С (в расчетах примем Tпов = 1300 °С), соответственно температура на фронте кристаллизации равна Tsol.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    17511
    Prefix
    Задание параболического распределения температур по аналогии с твердой корочкой в данном случае приведет к ошибочным результатам по некоторым причинам. Прежде всего, эффективный коэффициент теплопроводности жидкой фазы существенно зависит от интенсивности циркуляции расплава вблизи границы двухфазной зоны. Согласно
    Exact
    [15]
    Suffix
    , в турбулентном пограничном слое коэффициент температуропроводности пропорционален градиенту скорости. Поскольку в кристаллизаторе характер течения расплава может быть турбулентным, то градиент ско рости вблизи двухфазной зоны будет достигать больших значений и эффективный коэффициент теплопроводности расплава будет существенно превышать табличные величины.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    17984
    Prefix
    Поскольку в кристаллизаторе характер течения расплава может быть турбулентным, то градиент ско рости вблизи двухфазной зоны будет достигать больших значений и эффективный коэффициент теплопроводности расплава будет существенно превышать табличные величины. Оценим влияние интенсивности циркуляции расплава в жидком ядре заготовки на толщину пограничного слоя. В
    Exact
    [15]
    Suffix
    показано, что его толщина обратно пропорциональна корню квадратному из критерия Рейнольдса, т. е. d ~ 1 . ReuD υ = Кинематическая вязкость расплавленной стали вблизи температуры кристаллизации составляет 8,7⋅10–7 м2/с.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    18306
    Prefix
    ReuD υ = Кинематическая вязкость расплавленной стали вблизи температуры кристаллизации составляет 8,7⋅10–7 м2/с. Скорость циркуляции расплава вблизи фронта кристаллизации по разным оценкам равна 0,05-0,1 м/с
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Порядок толщины пограничного слоя будет составлять тогда около 10–2 м. Повышение скорости циркуляции в 10 раз позволит уменьшить толщину пограничного слоя в три раза. Согласно уравнению (3), увеличение плотности теплового потока со стороны жидкой фазы будет подавлять рост слоя мелких разориентированных кристаллов.
    (check this in PDF content)