Úvod do medzipanvy

Od 50. rokov 19. storočia, so vznikom Bessemerových konvertorov a pecí, ako aj s rozmachom výroby ocele vo veľkom meradle, sa pokrok ľudskej civilizácie výrazne zrýchlil. Najmä od 20. storočia sa energický rozvoj oceliarskeho priemyslu stal dôležitým materiálnym základom pre pokrok globálnej ekonomiky a sociálnej civilizácie. V dohľadnom časovom rámci zostáva oceľ vo svete veľmi dôležitým materiálom a jej komplexný vynikajúci výkon z nej robí nenahraditeľný materiál v hlavných základných priemyselných odvetviach a infraštruktúre. Oceľ so svojimi konkurenčnými nákladmi a vysokými zásobami surovín, ľahkou ťažbou, spracovaním a dobrou recyklovateľnosťou bude aj naďalej hlavnou celosvetovou základnou surovinou.
V procese rozvoja oceliarskeho priemyslu nenastali zásadné zmeny v jeho základných princípoch, avšak technologická formácia každého procesu v procese výroby ocele a zloženie a konotácia inžinierstva prešli významnými zmenami, ktorých výsledkom sú hlboké zmeny v štrukturálny režim a výrobný proces oceliarní.
V 50. rokoch 20. storočia sa ako symbol revolúcie v oceliarskom priemysle vyvinula technológia kontinuálneho odlievania, ktorá sa vyznačuje vysokou rýchlosťou procesu, koncentrovanými investíciami a čoraz dokonalejšou technológiou. V roku 1970 bol globálny pomer kontinuálneho liatia iba 5,6 percenta, ale do roku 1990 dosiahol globálny pomer kontinuálneho liatia 62,4 percenta a niektoré priemyselné krajiny mali pomer kontinuálneho liatia presahujúci 95 percent. V posledných rokoch mnohé oceliarne vo svete nahradili odlievanie do foriem plnou výrobou kontinuálneho odlievania. Do roku 1994 bolo 24 krajín, ktoré dosiahli úplné kontinuálne liatie.
V porovnaní s tradičným odlievaním do foriem má kontinuálne odlievanie výhody zlepšenia výťažnosti kovu a zníženia spotreby energie, pričom zníženie spotreby kovových zdrojov a energie je v súlade s požiadavkami trvalo udržateľného rozvoja. Implementácia úplného kontinuálneho liatia zjednodušuje výrobný proces ocele, skracuje proces a výrazne zvyšuje efektivitu výroby. Medzipanva je medzičlánkom v procese výroby ocele a je prechodným bodom z prerušovanej prevádzky na nepretržitú prevádzku. Medzipanva ako metalurgický reaktor je dôležitým článkom pri zlepšovaní výroby a kvality ocele. Úlohu medzipanvy nemožno ignorovať, či už pre hladký chod kontinuálneho liatia alebo pre zabezpečenie kvality roztavenej ocele podľa potrieb. Všeobecne sa verí, že medzipanva hrá tieto úlohy:
1. Diverzný efekt. Pri viacprúdových strojoch na plynulé odlievanie sa oceľová kvapalina delí medzipanvou s viacerými dýzami.
2. Efekt nepretržitého nalievania. Počas viacpecného kontinuálneho liatia hrá oceľová kvapalina uložená v medzipanve premosťovaciu úlohu pri výmene oceľového bubna.
3. Dekompresný efekt. Výška hladiny kvapaliny vo vnútri oceľového suda je 5-6 m, s veľkou nárazovou silou a významnými zmenami počas procesu odlievania. Výška hladiny kvapaliny v medzipanve je nižšia ako výška v panve a odchýlka je oveľa menšia. Preto sa môže použiť na stabilizáciu procesu odlievania ocele a zníženie erózie toku ocele na stuhnutom plášti formy.
4. Ochranný účinok. Pokrytím tekutého povrchu medzipanvy krycím prostriedkom, dlhou dýzou a ďalšími ochrannými zariadeniami sa oceľová kvapalina v medzipanve znižuje pred vonkajším znečistením.
5. Odstráňte nečistoty. Medzipanva, ako posledná nádoba na žiaruvzdorný materiál, ktorá prechádza pred stuhnutím roztavenej ocele, má dôležitý vplyv na kvalitu ocele. Malo by byť možné vylúčiť nekovové inklúzie z ocele, keď je v tekutom stave.
Medzi úlohy, ktoré by mal zohrávať metalurgický výskum medzipanvy, patria:
1. Zlepšiť podmienky toku roztavenej ocele a čo najviac odstrániť nekovové inklúzie v oceli; To má zabrániť skratovému toku, znížiť mŕtve zóny, zlepšiť smer toku a predĺžiť dobu zdržania roztavenej ocele.
2. Kontrolujte teplotu roztavenej ocele a ak je to potrebné, zvýšte ohrievacie opatrenia na udržanie stabilného stupňa prehriatia v roztavenej oceli.
3. Voľba vhodných obkladových žiaruvzdorných materiálov a činidiel na zakrytie roztaveného bazéna nielenže znižuje tepelné straty, ale tiež uľahčuje absorpciu, separáciu a vzlínanie inklúzií.
Výpočtová dynamika tekutín je veľmi efektívna metóda na štúdium rôznych prúdových polí. Charakteristickým znakom metalurgie medzipanvy je vykonávanie rôznych metalurgických procesov v prúde roztavenej ocele, takže pole prúdenia medzipanvy možno riešiť výpočtovou metódou dynamiky tekutín. Vzhľadom na zložitú štruktúru medzipanvy, okrem skorého používania dvojrozmerných výpočtov prietokového poľa, sa väčšinou používajú trojrozmerné výpočty prietokového poľa. He Youduo už skôr vykonal výskum trojrozmerného výpočtového poľa a použil svoj výpočtový program na výpočet prietokových charakteristík a ovplyvňujúcich faktorov rôznych roztavených ocelí v medzipanve. Xiao Zeqiang a kol. využili svoje dlhodobé výskumné výsledky v oblasti prúdenia roztavenej ocele fúkanej argónom v panve a tiež vypočítali rôzne prietokové polia v medzipanve. Včasnú pozornosť venovali aj štúdiu neizotermických prúdových polí v medzipanve, poukázali na to, že vplyv prirodzenej konvekcie nemožno ignorovať a vykonali experimentálne overenie pomocou vodného modelu. Metóda výpočtovej dynamiky tekutín sa stala hlavným prostriedkom metalurgickej analýzy medzipanvy. S rýchlym pokrokom počítačového hardvéru a softvéru sa výpočtová dynamika tekutín bude čoraz viac využívať v metalurgickej vede a technike.