Теплообмінні процеси при валковій розливці-прокатці металів

Анотація

Фізичним моделюванням вивчені процеси теплообміну між розплавом і валковим кристалізатором при валковій розливці-прокатці металів. На основі теоретичного аналізу теплообмінних процесів між бандажем валкового кристалізатора та охолоджувальною водою визначено можливі важелі їх інтенсифікації: швидкість руху теплоносія, площу та рельєф поверхні тепловідведення. Встановлено закономірності зміни параметрів теплообміну між металом, що твердіє, і водою, що охолоджує кристалізатор, залежно від способів впливу на нього. Показано, що помітне підвищення темпу тепловідведення спостерігається у разі зростання швидкості руху води до певного рівня (до 2,5 м/с). А при збільшенні площі тепловідведення ступінь інтенсифікації теплообмінних процесів в кристалізаторі не залежить від швидкості руху води. Підвищення інтенсивності теплообмінних процесів у кристалізаторі при штучній шорсткості поверхні теплообміну полягає в тому, що при набіганні потоку рідини на виступ за ним утворюється вихор, що руйнує структуру в'язкого підшару, турбулізуючи його. Внаслідок цього при незмінній швидкості руху рідини в'язкий ламінарний підшар повністю руйнується або зменшується за товщиною, що сприяє підвищенню коефіцієнта тепловіддачі без збільшення гідравлічних втрат. Таким чином, встановлено, що з розглянутих варіантів інструментарію найоптимальнішим з погляду прискорення теплообмінних процесів є метод наведення штучної шорсткості на бандажах валків. Показано, що поряд з інтенсифікацією тепловідведення цей спосіб, за рахунок турбулізації в'язкого ламінарного підшару води, істотно знижує утворення накипу на теплообмінній поверхні. І це, своєю чергою, збільшує періоди профілактичного обслуговування кристалізаторів. На основі отриманих результатів запропоновано практичні рекомендації щодо підвищення ефективності теплової роботи валкового кристалізатора при валковій розливці-прокатці металів.