Optimization of Nozzle Layout in Continuous Casting Machine

В статье представлены результаты исследования, посвященного разработке математических основ для поиска оптимальной схемы расположения форсунок в зоне вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, а также описана реализация данных основ в рамках специализированной системы автоматизации проектирования. Процедура оптимизации основана на двумерной математической модели теплового состояния заготовки, учитывающей схему расположения форсунок, а также критерии оптимальности поперечного теплового профиля поверхности заготовки. Решение задачи оптимизации достигается путем итеративного моделирования теплового состояния заготовки и поиска таких позиций форсунок, при который результаты моделирования оказываются наилучшими с точки зрения предложенного критерия. Выполнение процедуры оптимизации на входных условиях, основанных на параметрах существующей машины непрерывного литья заготовок, показало, что оптимальная схема расположения форсунок позволяет обеспечить более гладкий поперечный тепловой профиль поверхности заготовки. Результаты исследования могут быть использованы в процессе проектирования новых машин непрерывного литья заготовок, модернизации существующих, а также для численных исследований работы системы вторичного охлаждения при различных параметрах.

Ключевые слова

моделирование теплового состояния заготовки; оптимизация схемы расположения форсунок; зона вторичного охлаждения; машина непрерывного литья заготовок.

Литература

1. Буланов, Л.В. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет / Л.В. Буланов, Л.Г. Корзунин, Е.П. Парфенов [и др.]. - Екатеринбург: Уральский центр PR и рекламы 'Марат', 2004. - 320 с.
2. Евтеев, Д.П. Непрерывное литье стали / Д.П. Евтеев, И.Н. Колыбалов. - М: Металлургия, 1984. - 200 с.
3. A Transient Simulation and Dynamic Spray Cooling Control Model for Continuous Steel Casting / R. Hardin, K. Liu, C. Beckermann, A. Kapoor // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2003. -V. 34, № 3. - P. 297-306.
4. Самойлович, Ю.А. Тепловые процессы при непрерывном литье стали / Ю.А. Самойлович, С.Л. Крулевецкий, В.А. Горяинов, З.К. Кабаков. - М.: Металлургия, 1982. - 152 с.
5. Борисов, В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка / В.Т. Борисов. - М.: Металлургия, 1987. - 222 с.
6. Meng, Y. Heat Transfer and Solidification Model of Continuous Slab Casting: CON1D / Y. Meng, B. Thomas // Metallurgical and Materials Transactions. - 2003. - № 5. - P. 685-705.
7. Meng, Y. Simulation Using Realistic Spray Cooling for the Continuous Casting of Multicomponent Steel / Y. Meng, B. Thomas // Journal of Materials Science and Technology. - 2002. - V. 18. - P. 123-128.
8. Вдовин, К.Н. Непрерывная разливка стали: монография / К.Н. Вдовин, В.В. Точилкин, И.М. Ячиков. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. - 590 с.
9. Столяров, А.М. Вторичное охлаждение непрерывнолитых слябов на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком: монография / А.М. Столяров, А.С. Казаков. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. - 116 с.
10. Automatic System for Intelligent Support of Continuous Cast Billet Production Control Process / O.S. Logunova, I.I. Matsko, I.A. Posohov, S.I. Luk'ynov // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2014. - V. 74, № 9-12. - P. 1407-1418.