Металлург

Теплофизика

Частицы расплава, охлаждаясь у границ затвердевания, опускаются в нижнюю часть слитка, образуя зоны нисходящих потоков. Восходящие потоки имеют место в центральной части жидкой фазы. Свободная конвекция приводит к искривлению изотерм: более теплые слои расплава скапливаются в верхней части слитка, а холодные - в нижней с образованием здесь застойной зоны.

Потоки расплава вызывают и неосесимметричное распределение примеси: обогащенные примесью слои расплава опускаются в нижнюю часть жидкого ядра. Нерастворимая в твердой фазе примесь (в данном случае углерода) вытесняется в расплав, что приводит к возникновению у границ затвердевания диффузионных погранслоев, обогащенных примесью. Вращение слитка в процессе его вытягивания позволяет достичь положительных металлургических эффектов.

Дальнейший прогресс в производстве качественной металлопродукции связан с разработкой агрегатов, в которых совмещены МНЛЗ и устройства дальнейшего передела слитка - прокатные станы. Такие совмещенные агрегаты позволяют значительно экономить тепловую энергию за счет сокращения промежуточных подогревов слитка в прокатных станах.

В современных технологических процессах бесслитковой прокатки корочки металла намораживают из расплава непосредственно на валках-кристаллизаторах и обрабатывают давлением. Этим достигается дальнейшая минимизация тепловых потерь и энергоресурсов.

Для активного воздействия на процесс кристаллизации слитка применяют электромагнитное перемешивание его жидкого ядра. Вводимая извне энергия электромагнитного поля расходуется на измельчение первичного литого зерна, повышение степени физической и химической неоднородности слитков, улучшение их поверхности. Устройства электромагнитного перемешивания разнообразны как по виду применяемых электромагнитных полей (бегущих, вращающихся, пульсирующих), так и по способу конкретной технической реализации. Перспективными с точки зрения экономии вводимой в тело слитка энергии следует признать резонансные режимы перемешивания, при которых частота электромагнитного поля совпадает с частотой собственных колебаний жидкого ядра слитка.