осовують різні зовнішні впливи при розливанні сталі, змінюють конфігурацію злитка, вдосконалюють технологію виплавки, розкислення і розливання металу.
. Підвищення механічних та інших службових властивостей сталі. Основними методами є вдосконалення технології виплавки і розкислення сталі, зменшення вмісту шкідливих домішок в ній, а також зміна хімічного складу і її подальшої термічної обробки. Останні два методи більше відносяться до областям металознавства і термообробки.
При вивченні процесів розливання сталі широко використовуються всі основні види досліджень; теоретичні. лабораторні, напівпромислові і промислові.
Теоретичні дослідження спрямовані головним чином на створення математичних та фізико-хімічних моделей гідродинамічних, тепло- і масообмінних процесів при наповненні виливниць, кристалізаторів і затвердінні злитка; вони зводяться до розрахунків за розробленими або вже відомим моделям. За допомогою гідродинамічних розрахунків визначають швидкості струменя металу на виході зі склянки і вході в виливницю або кристалізатор, потерн напору в стаканах і ливникових каналах, швидкісні поля рідини в виливницях і кристалізаторах. Дані про швидкісних полях необхідні для обчислення тепловіддачі від рідкого металу до затверділої кірці злитка. Для цього можуть бути використані математичні моделі гідродинамічних процесів В.А.Ефімова.
Теплотехнічні розрахунки затвердіння злитків необхідні для визначення швидкостей і часу затвердіння злитка при різних умовах охолодження, встановлення режимів виникнення термічних напружень і деяких дефектів.
При дослідженні взаємодії домішок між собою і з навколишньою атмосферою, освіти неметалічних включень у злитку вдаються до термодинамічної аналізу термодинамічних процесів, що протікають в рідкій сталі при литві і затвердінні злитка. Для таких розрахунків використовують загальновідомі положення термодинамічної динаміки - термодинаміки сплавів.
Широке використання ЕОМ дозволяє вирішувати цілий ряд складних завдань пов'язаних з процесами тепло- і масообміну в період відливання і затвердіння злитків, що дасть можливість розробляти математичні моделі процесів зі змінними теплофізичними властивостями речовин і складними граничними умовами. Чим повніше дані про механізм досліджуваних процесів, тим точніше виходить модель, а її рішення ближче до реальності, проте в цьому випадку ускладнюється розробка алгоритму вирішення проблеми.
При лабораторних дослідженнях розливання сталі застосовуються різні види моделювання. Процеси, пов'язані з переміщенням рідкого металу, вивчаються за допомогою холодного (гідравлічного) моделювання. Останнє проводиться при дослідженні наповнення ковшів рідкої сталлю, впливу конструкцій склянок і затворів на характер минає струменя, проведення струменя рідкої дива, розподілу потоків (швидкісних полів) в виливницях і кристалізаторах.
Гідравлічне моделювання всіх цих процесів найкраще робити на спеціальній установці, що включає моделі ковша і виливниці або кристалізатора. Щоб зменшити витрату води, установка повинна мати замкнутий цикл водопостачання, матеріал моделі вибирають, виходячи з досліджуваних процесів. Для кращого візуального спостереження моделі, бажано робити повністю або частково з прозорих матеріалів.
Дослідження процесів наповнення ковшів зводиться в основному до вивчення швидкостей перемішування; визначенню ефективних коефіцієнтів дифузії, впливу перемішування на швидкості розчинення
різних присадок, що вводяться в ківш. Швидкісні напіврідкими в ковші можна заміряти трубками Піто і різними Трасер. Швидкості усереднення складу рідини і розчинення присадок доцільно визначати електрохімічними методами.
При вивченні витікання рідини через різні насадки (склянки, затвори) моделі останніх можуть виконуватися як з прозорих, так і непрозорих матеріалів. При цьому досліджується вплив конструкції і форми насадок на характер (організацію) струменя рідини і швидкісних полів у виливницях або кристалізаторах. Основними методами фіксації характеру струменя є швидкісна кінозйомка і фотографування з дуже короткими витягами (1/1000 с і менше). Таке моделювання дозволяє вибрати конструкцію насадки, що забезпечує необхідний характер струменя або циркуляції рідини.
Вивчення швидкісних полів рідини в виливницях і кристалізаторах дає можливість встановити характер циркуляції при їх наповненні і місця найбільшого теплового впливу на кристаллизующуюся кірку злитка, визначити особливості занесення твердих або рідких частинок всередину металу при розливанні під шлаками або твердими сумішами. Моделі для цього слід виготовляти з прозорими стінками. Характер циркуляції краще вивчати за допомогою трасера, а швидкісних полів - трубками Піто.
...
