РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ И ЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ

Краткое описание

Государственное высшее учебное заведение
Донецкий национальный технический университет

На правах рукописи

Бирюков Алексей Борисович

УДК 621.746:621.783:621.785

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ЭФФЕКТИВНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ
ЗАГОТОВКИ И ЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ
ОБРАБОТКИ

05.14.06 «Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика»

Диссертация на соискание ученой степени доктора
технических наук

Научный консультант
д.т.н., проф. Сафьянц С.М.

Донецк 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ
ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ
РАЗЛИВКИ СТАЛИ И ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК
1.1 Процессы разливки стали и тепловой обработки заготовок
как важный элемент формирования качества и себестоимости
конечной продукции
1.2 Современное состояние процессов разливки стали:
научно-технические проблемы и перспективы развития
1.3 Современное состояние процессов тепловой обработки
стальных заготовок и проката: научно-технические проблемы и
перспективы развития
1.4 Теплофизические основы эффективного управления
теплотехническими процессами систем производства
непрерывнолитой заготовки и ее тепловой обработки
1.5 Выводы
2 ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ
ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ И ЕЕ
ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ
2.1 Создание единого математического комплекса для
изучения теплотехнических процессов в системах производства
непрерывнолитой заготовки и ее тепловой обработки
2.2 Методика экспериментального исследования
интенсификации конвективного теплообмена при импульсной
подаче теплоносителя

156
2.3 Выводы
3 ТЕПЛОВОЙ МОНИТОРИНГ РАБОТЫ СОРТОВОЙ МНЛЗ
3.1 Разработка методики контроля тепловых процессов,
протекающих в кристаллизаторе
3.2 Разработка методики определения оптимальных
параметров охлаждения в ЗВО
3.3 Разработка методики оперативной идентификации
количества засоренных форсунок ЗВО
3.4 Автоматический контроль точности поддержания
заданного температурного состояния заготовки в ЗВО
3.5 Выводы
4 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭФФЕКТИВНОГО
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПЕЧЕЙ ДЛЯ НАГРЕВА СТАЛЬНЫХ
ЗАГОТОВОК И ТЕРМООБРАБОТКИ ПРОКАТА
4.1 Выбор рациональных конструктивных параметров при
проектировании или реконструкции печных агрегатов
4.2 Комплексы для автоматического расчета процессов
тепловой обработки материалов в печах, базирующиеся на
аналитических методиках
4.3 Использование математической модели тепловой обработки
материалов в печах
4.4 Разработка импульсных режимов нагрева и охлаждения
материалов в термических печах
4.5 Концепция диагностики моментальных балансов печи для
анализа эффективности импульсного отопления и других
мероприятий по снижению расхода топлива
4.6 Выводы
5 РАЗВИТИЕ ТЕПЛОВЫХ АСПЕКТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

СОВМЕЩЕННЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗЛИВКИ-ПРОКАТКИ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
Приложение А Схема гидродинамических процессов в жидкой
лунке непрерывнолитой заготовки
Приложение Б Методика определения поля скоростей металла в
зоне вынужденной конвекции жидкой лунки,
затвердевающей непрерывнолитой сортовой
заготовки
Приложение В Пример использования математической модели
разливки стали и тепловой обработки заготовок для
оптимизации процедуры задания граничных
условий
Приложение Д Определение критериев, необходимых для описания
конвективного теплообмена при импульсной подаче
сред, при помощи теории размерностей
Приложение Ж Характеристик некоторых современных
пирометров, которые можно применять для
измерения температуры формирующейся
непрерывнолитой заготовки
Приложение З Акт внедрения результатов диссертационного
исследования в учебный процесс кафедры
электрометаллургии ДонНТУ
Приложение К Базовые подходы к анализу эффективности
тепловой работы печных агрегатов в
металлургической теплотехнике
Приложение Л Управление величиной коэффициента
теплопередачи в рекуператоре

Приложение М Оценочное выражение для определения предельного
значения коэффициента использования топлива
при нагреве материала в печи периодического
действия
Приложение Н Исследование влияния лучистых характеристик
теплообмена в камере печи на значение
коэффициента использования топлива
Приложение О Акт о внедрении результатов диссертационного
исследования на ПАО «НКМЗ»
Приложение П Акт об использовании результатов
диссертационного исследования в учебном
процессе кафедры технической теплофизики ДонНТУ
Прилоежение Р Акт внедрения результатов диссертационного
исследования на ПрАО «Донецксталь»
Приложение С Система диагностики тепловой работы современных
водоохлаждаемых реакторов синтеза метанола
Приложение Т Системы диагностики тепловой работы
лабораторных, полупромышленных и
промышленных реакторов синтеза углеродных
наноматериалов
Приложение У Акт внедрения результатов диссертационного
исследования институтом физико-органической
химии и углехимии НАН Украины

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Системы разливки стали и тепловой обработки
заготовок вносят значительный вклад в формирование качества и
себестоимости конечного продукта в общей структуре металлургического
производства. Степень совершенства отдельных элементов этих систем
определяет структуру всей технологической цепочки производства проката.
Для отечественной металлургии усредненные показатели
ресурсоэнергосбережения процессов разливки стали – тепловой обработки
заготовок значительно ниже, чем у западных аналогов. Так, усредненный
удельный расход условного топлива для производства единицы проката для
украинской металлургии составляет 115-125 кг у.т./т, что в 2-4 раза
превышает аналогичные показатели ведущих иностранных предприятий.
Сегодня значительная часть проблем в области совершенствования систем
разливки стали и тепловой обработки заготовок и их эволюции связана с
поиском рациональных значений тепловых параметров реализации
технологий и их поддержанием. Таким образом, развитие научных основ
эффективного управления теплотехническими процессами систем
производства непрерывнолитой заготовки и ее рациональной тепловой
обработки является актуальной научно-технической проблемой, решение
которой позволит достичь высокого уровня конкурентоспособности
отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках за счет
снижения ее себестоимости и повышения качества, полученных благодаря
увеличению степени надежности оборудования, снижению удельного
расхода материальных и энергетических ресурсов, гарантированному
поддержанию заданных тепловых параметров материала в течение всего
технологического цикла.
Связь работы с научными программами, планами, темами
Результаты работы направлены на решение задач, поставленных в
Государственной программе развития и реформирования горно-
7
металлургического комплекса Украины и в Программе научно-технического
развития Донецкой области на период до 2020 года (постановление
областного Совета от 22.03.2002 г., номер 3/25-656).
Тема диссертационной работы непосредственно связана с научным
направлением кафедры технической теплофизики Государственного высшего
учебного заведения (ГВУЗ) «Донецкий национальный технический
университет»: «Совершенствование тепловых процессов на разных этапах
производства металлов». Базовыми для диссертации стали научно-исследовательские работы «Исследование процессов тепломассообмена на
разных этапах производства металлов» (номер госрегистрации 0104U002487,
автор диссертации – исполнитель); «Ресурсоэнергосберегающая технология
высокоскоростной разливки стали» (номер госрегистрации 0108U010070,
получена в рамках гранта Президента Украины по поддержке молодых
ученых, автор диссертации – руководитель работы); «Разработка
конкурентоспособной технологии и оборудования производства углеродных
наноматериалов» (номер госрегистрации 0111U004009, автор диссертации –
ответственный исполнитель).
Цель и задачи исследования
Целью данной работы является развитие научных основ эффективного
управления теплотехническими процессами систем производства
непрерывнолитой заготовки и ее рациональной тепловой обработки.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие
задачи:
– обобщить и проанализировать научную информацию о тепловых
процессах в системах производства непрерывнолитой заготовки и ее
тепловой обработки, методах поиска рациональных тепловых параметров их
эксплуатации;
– создать основы единого математического комплекса для изучения
теплотехнических процессов в системах производства непрерывнолитой
8
заготовки и ее тепловой обработки и определения рациональных
теплофизических параметров их эксплуатации;
– изучить влияние неравномерного износа внутренней поверхности
кристаллизаторов сортовых МНЛЗ на тепловое состояния заготовок и
разработать методы совершенствования мониторинга тепловой работы
первичного охлаждения;
– усовершенствовать методы выбора рациональных параметров
вторичного охлаждения, разработать методы мониторинга тепловой работы
ЗВО и стабилизации теплового состояния заготовок при работе в нештатных
ситуациях;
– создать методологию оценки технической и технико-экономической
эффективности проектов по совершенствованию конструкции
реконструируемых и проектируемых печных агрегатов, нацеленных на
повышение уровня ресурсоэнергосбережения при нагреве и тепловой
обработке заготовок и проката;
– разработать методы совершенствования мониторинга и управления
тепловой работой печных агрегатов для выбора рациональных
технологических параметров и повышения уровня ресурсоэнергосбережения
технологий;
– изучить влияние импульсных режимов подачи теплоносителей на
интенсивность конвективной теплоотдачи;
– предложить технические решения для эффективного использования
импульсных режимов подачи теплоносителя при реализации операций
нагрева и термической обработки заготовок в печах;
– усовершенствовать методологию изучения тепловой работы
процессов совмещенной разливки-прокатки для определения требуемого
набора оборудования таких комплексов, его конструктивных параметров и
технологических параметров реализации.
Объект исследования. Теплотехнические процессы в системах
производства непрерывнолитой заготовки и ее тепловой обработки.
9
Предмет исследования. Теплофизические процессы, протекающие в
зонах первичного и вторичного охлаждения системы производства
непрерывнолитой заготовки; зависимость теплового состояния заготовки от
износа внутренней поверхности кристаллизаторов; методы диагностики
тепловой работы первичного охлаждения МНЛЗ; рациональные параметры
вторичного охлаждения МНЛЗ; тепловое состояния заготовок при работе
ЗВО в нештатных ситуациях; зависимость энергоэффективности процессов
тепловой обработки заготовок в печах от конструктивных параметров;
влияние импульсного характера подачи теплоносителя на интенсивность
конвективного теплообмена; методы диагностики процессов тепловой
обработки заготовок в печах; рациональные параметры реализации
совмещенных процессов разливки-прокатки.
Методы исследования
Для решения поставленных в диссертации задач выполнен
комплексный анализ и обоснован выбор теоретических методов, аппаратуры,
методик экспериментальных исследований. Наиболее полно в диссертации
использованы следующие методы и аппаратура:
– математическое моделирование теплотехнических процессов в
системах производства непрерывнолитой заготовки и ее тепловой обработки,
основанное на численном решении дифференциального уравнения
нестационарной теплопроводности со сменными наборами условий
однозначности, соответствующими изучаемым технологиям;
– измерения температуры поверхности непрерывнолитой заготовки,
формирующейся в зоне свободного охлаждения, и заготовки, выдаваемой из
нагревательной или термической печи, при помощи инфракрасного
пирометра Cyclops с классом точности 0,5;
– измерение расхода топлива на печь при помощи расходомера
ультразвукового типа FLUXUS с классом точности 0,3;
10
– измерение температуры продуктов сгорания, заполняющих камеры
(зоны) печей при помощи термопар ТХА-КТМС (собственная погрешность
термопреобразователя не более 0,1%);
– теплотехнический анализ для оценки энергоэффективности
технических решений по совершенствованию тепловой работы печных
агрегатов;
–метод физического моделирования для изучения влияния импульсных
режимов подачи теплоносителей на интенсивность конвективного
теплообмена, в рамках чего была создана соответствующая
экспериментальная установка, включающая в себя нагнетатель, пульсатор,
обдуваемое тело, обогреваемое электрическим током от специального блока
питания, термопару для измерения температуры поверхности обдуваемого
тела.
–методы статистической обработки экспериментальных данных с
использованием специальных пакетов программного обеспечения.
Научная новизна диссертации состоит в следующих ее положениях:
1. Впервые теоретически обоснована взаимосвязь температурного
состояния корки заготовки и отклонений геометрических параметров
кристаллизаторов сортовых МНЛЗ при неравномерностях износа в угловых
элементах кристаллизатора. Установлено, что неравномерность износа
внутренней поверхности кристаллизатора приводит к существенной
несимметричности теплового состояния формирующейся заготовки, которая
достигает 105°С при неравномерностях углового износа кристаллизаторов в
70 мкм. Это является причиной образования таких дефектов макроструктуры
заготовок как ромбичность и внутренние трещины.
2. Впервые предложено выполнять оперативный контроль износа
внутренней поверхности кристаллизатора на основе анализа изменения во
времени величины эффективной толщины газового зазора, которое
определяется изменением величины отвода теплоты от заготовки.
Установлено, что для «параболических» неизношенных гильз
11
кристаллизаторов сортовых МНЛЗ величина эффективной толщины газового
зазора находится в пределах 0,045-0,065 мм. Систематический рост этой
величины указывает на износ внутренней поверхности кристаллизатора.
3. Получили развитие научные методы, лежащие в основе алгоритмов
контроля и управления тепловой работой МНЛЗ в зоне вторичного
охлаждения, за счет установления аналитической зависимости, описывающей
распределение интенсивности охлаждения в ЗВО, которое позволяет достичь
равномерный темп спада температуры по толщине корки. Полученная
зависимость учитывает перемещение фронта затвердевания в расчетном
сечении и соответственно изменение долей твердой и жидкой фаз во времени
и является справедливой для диапазона скоростей разливки сортовых
заготовок 1,5-8 м/мин.
4. Впервые получено критериальное уравнение, описывающее
конвективный теплообмен в камерах печей при поперечном обтекании тел и
импульсной подаче теплоносителя. Полученное уравнение справедливо для
Re>1000 и Sh =0,017-0,068. С помощью данного уравнения доказана
возможность интенсификации конвективного теплообмена на величину 20-30% в печах периодического и непрерывного действия при импульсной
подаче теплоносителя с частотой пульсаций 40-105 Гц, что создает основы
целенаправленного использования импульсных режимов отопления для
достижения энергосберегающего эффекта.
5. Впервые научно обоснована эффективность определения и
управления температурным состоянием заготовок во время их тепловой
обработки на основе построения и анализа моментальных тепловых
балансов печных агрегатов периодического и непрерывного действия. Это
позволяет повысить качество управления и эффективность использования
топлива за счет учета динамических характеристик работы рекуператоров,
процессов внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи и
внутреннего теплообмена в заготовке.
12
6. Развитие получили научные представления о тепловом состоянии
металла при реализации совмещенных процессов разливки-прокатки за счет
установления влияния параметров температурно-скоростного режима на
остаточное теплосодержание заготовок после МНЛЗ и неравномерность их
температурного поля для разных типоразмеров сортовых заготовок. Так, при
помощи метода математического моделирования обосновано, что для всех
типоразмеров сортовых заготовок для нормального и ослабленного
охлаждения в ЗВО при разливке со скоростями, при которых
металлургическая длина МНЛЗ составляет от 0,6 до 0,9 фактического
расстояния от мениска до резки, теплосодержание заготовок после резки
достаточно для прямой прокатки без догрева. Однако перепад температуры
по толщине заготовки таков (до 3000°С/м), что требуется «адиабатическая»
выдержка заготовок с целью выравнивания температурного поля в течение
промежутка времени 200-400с, сопоставимого с продолжительность
разливки.
Практическое значение полученных результатов
Разработаны алгоритмические основы систем теплового мониторинга
работы основных технологических элементов МНЛЗ (кристаллизатора и
ЗВО), отличающихся возможностью прогнозирования аварийных ситуаций
за счет оперативного отслеживания изменения величины эффективной
толщины газового зазора в кристаллизаторе, идентификации числа
засоренных форсунок, определения корректирующих расходов воды на
сектора ЗВО при отклонении теплового состояния заготовок от заданного.
Полученные результаты подготовлены для непосредственной интеграции в
систему АСУ ТП МНЛЗ ООО «Электросталь», что позволит повысить выход
годного за счет сокращения числа прорывов при разливке на повышенных
скоростях и улучшить показатели макроструктуры заготовок.
Созданы методы, позволяющие оценивать реальность проектов по
повышению уровня энергоэффективности технологий нагрева и термической
обработки заготовок в печах на стадии проектирования или реконструкции
13
агрегатов и количественно определять требуемое значение управляющего
фактора, выбранного для повышения энергоэффективности, в зависимости от
заданной относительной экономии топлива.
Создан автоматический расчетный комплекс для изучения процессов
нагрева и термической обработки заготовок в печах. Данная разработка
внедрена на ПАО «НКМЗ» (Новокраматорский машиностроительный завод,
Украина, г. Краматорск) для предварительного определения параметров
режимов тепловой обработки заготовок новых типоразмеров или марок
стали, а также в качестве тренажера для подготовки специалистов,
работающих над проектированием печного оборудования. В 2009 г. при
помощи данной разработки на ПАО «НКМЗ» был получен экономический
эффект 3,5 млн. грн.
Результаты лабораторных исследований конвективного теплообмена
при импульсном режиме обтекания цилиндрических тел и предложенные
алгоритмические решения приняты к использованию для создания
конкретных технических решений по интенсификации теплообмена в печах
низкотемпературного нагрева и при воздушном охлаждении материалов в
печах ПАО «НКМЗ». Ожидаемый годовой экономический эффект от
использования данной разработки на ПАО «НКМЗ» составляет 7 млн.
грн./год.
Алгоритмы для реализации тепловой диагностики печных агрегатов
приняты к использованию в системе АСУ ТП методических печей
листопрокатной цеха ПАО «Донецксталь-МЗ» (Украина, г. Донецк). В
результате их использования планируется уточнение рациональных тепловых
параметров реализации технологии, что должно привести к сокращению
расхода топлива на величину порядка 5%.
Научные разработки по интенсификации конвективного теплообмена и
тепловой диагностике теплотехнологических агрегатов, включающие в себя
методические, технические и алгоритмические решения, нашли отражение в
заявках на полезные модели u 2012 11928 и u 2012 12812, а также приняты к
14
использованию Институтом физико-органической химии и углехимии НАН
Украины для создания современного ресурсоэнергосберегающего
оборудования для химического синтеза.
Разработки, выполненные в диссертации, используются в учебном
процессе кафедр технической теплофизики и электрометаллургии ГВУЗ
«Донецкий национальный технический университет».
Личный вклад
Основные идеи исследования принадлежат автору диссертации. В
разработке ряда технических решений и их реализации участвовали
сотрудники ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет»,
ПАО «НКМЗ», ПАО «Донецктсаль-МЗ» и других предприятий, что нашло
отражение в совместных статьях.
Личный вклад в совместных публикациях
[1] – написание четырех глав монографии; [4, 16, 19] – постановка задачи
исследования, разработка концепций и математических моделей, анализ
результатов; [6, 29] – разработка алгоритмических и технических основ
импульсного отопления теплотехнических агрегатов; [7] – идея создания всех
компонентов системы мониторинга, теплофизическая и алгоритмическая
проработка; [8] – анализ существующих подходов исследования тепловых
процессов нагрева и термообработки, разработка сущности
совершенствования существующих подходов; [9] – идея и детальная
разработка нового подхода к анализу показателей энергоэффективности
технологий тепловой обработки заготовок в печах; [10] – анализ и развитие
теплофизических подходов управления тепловой работой ЗВО; [11] –
предварительная теплофизическая проработка и весь перечень работ по
созданию автоматического расчетного комплекса; [12] – идея о возможности
использования моментальных тепловых балансов для диагностики тепловой
работы печных агрегатов, создание соответствующих расчетных
зависимостей; [14] – литературный обзор на тему оптимального управления
тепловой работой печей и создание соответствующей математической
15
модели; [15] – создание схемы экспериментальной установки, руководство
при проведении исследований, анализ результатов; [17, 20] – идея об
использовании поля темпа изменения температуры для качественного
анализа температурно-деформированного состояния металла,
алгоритмическая проработка вопроса; [18] – проработка новой схемы
дифференцированного подхода к заданию граничных условий теплообмена
на поверхности непрерывнолитой заготовки; [21 - 24] – создание методики
исследования и анализ результатов; [25-27] – разработка сущности и
алгоритмических основ систем диагностики; [28, 31] – совместный анализ
результатов численных экспериментов и практических данных по стойкости
кристаллизаторов.
Апробация результатов диссертации
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научных
семинарах кафедры технической теплофизики ГВУЗ «Донецкий
национальный технический университет» (г. Донецк 2008-2011 гг.), семинаре
кафедр промышленной теплоэнергетики и теории и экологии
металлургических печей ГВУЗ «Национальная металлургическая академия
Украины» (г. Днепропетровск, 2012 г.), семинаре секции «Тепломассообмен
и гидродинамика в энергетических машинах и устройствах» Института
технической теплофизики НАН Украины, (г. Киев, 2012 г.); международных
семинарах и конференциях, в том числе: проведенных в Украине -
«Прогрессивные технологии в металлургии стали – ХXI век», Донецк, 2006
г.; «50 лет непрерывной разливке стали в Украине», Донецк, 2010 г.;
«Университетская наука», Мариуполь, 2011-2012 гг.; «Теплотехніка та
енергетика в металургії», Днепропетровск, 2011; «Современные проблемы и
пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании», Одесса,
2011г.; «Информационные технологии в металлургии и машиностроении»,
Днепропетровск, 2012 г.; «Прикладные проблемы аэрогидромеханики и
тепломассопереноса», Днепропетровск. 2012 г.; проведенных в странах СНГ
– "Теоретические и практические аспекты развития современной науки";
16
Москва 2011г.; «Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации
современного машиностроения и металлургии», Липецк, 2012 г.;
проведенных с странах Европейского Союза International Metallurgical &
Materials Conference “Metal”, Ostrava, Czech Republic 2012; XIII International
scientific conference “New Technologies and Achievements in Metallurgy and
Material Engineering”, Сzestochova, Poland, 2012.
Публикации
Основные научные положения и результаты исследований
опубликованы в тридцати двух научных работах, в том числе 23 статьях в
научных журналах, 7 статьях в сборниках научных трудов, 2 научных
монографиях. Без соавторов опубликованы 1 научная монография и 6
научных статей. В специализированных научных изданиях, включенных в
перечень ВАК Украины, опубликовано 26 статей. В зарубежных изданиях
опубликовано четыре статьи.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка
использованных источников из 238 наименований, 16 приложений. Полный
объем работы составляет 392 страницы, общий объем – 270 страниц. В
разделах диссертации имеется 75 рисунков, 17 таблиц, в том числе 7
рисунков и 2 таблицы размещены на отдельных 9 страницах.
Автор признателен научному консультанту профессору
Сафьянцу С.М., под руководством которого была подготовлена и
представлена к защите диссертация. Также считаю своим долгом выразить
благодарность профессору Кравцову В.В., который выполнял роль научного
руководителя по кандидатской диссертации и консультанта по докторской
диссертации в период с 2002 по 2011 г., за оказанную помощь при выборе и
обосновании темы диссертации, ценные советы при планировании и
проведении исследований, а также при интерпретации их результатов.
Данное плодотворное сотрудничество прекратилось в 2011 г. из-за смерти
профессора Кравцова В.В. Необходимо отметить поддержку коллектива
17
кафедры технической теплофизики и всей профессуры физико-металлургического факультета ГВУЗ «Донецкий национальный технический
университет».
Успешному проведению опытно-промышленных испытаний и
внедрению результатов способствовала научно-техническая помощь
руководителей ПАО «НКМЗ», ПАО «Донецксталь-МЗ».

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации решена важная научно-техническая проблема развития
научных основ эффективного управления теплотехническими процессами
систем производства непрерывнолитой заготовки и ее рациональной
тепловой обработки для достижения заданных параметров теплового
состояния металла при высоком уровне ресурсоэнергосбережения.
1. Анализ литературных источников показал, что задача повышения
конкурентоспособности металлургического производства может в
значительной мере решаться за счет совершенствования процессов разливки
стали и тепловой обработки заготовок, что позволяет снизить удельный
расход энергии на производство проката в 2-4 раза, а значит уменьшить
себестоимость конечной продукции и улучшить показатели ее качества.
Значительный резерв совершенствования систем производства
непрерывнолитой заготовки и ее тепловой обработки содержится в развитии
научных основ эффективного управления теплотехническими процессами
названных технологий, что должно создать предпосылки для освоения
разливки высококачественных марок стали, увеличения скоростей разливки,
повышения уровня энергоэффективности печных агрегатов, освоения
технологий совмещенного процесса разливка- прокатка в отечественной
практике.
2. Создан единый математический комплекс для изучения тепловых
процессов при непрерывной разливке стали и тепловой обработке заготовок,
базирующийся на решении дифференциального уравнения нестационарной
теплопроводности и снабженный сменными наборами условий
однозначности, соответствующими изучаемым технологиям. Такой подход
позволяет при помощи одной модели рассматривать технологические
процессы систем производства непрерывнолитой заготовки и ее тепловой
обработки как по отдельности, так и последовательно, что необходимо для
изучения совмещенных процессов разливки-прокатки. При реализации

300
процедуры подтверждения адекватность математической модели
установлено, что результаты численного моделирования согласуются в
следующих пределах с натурными экспериментальным данными:
температура точек на поверхности непрерывнолитой заготовки в зоне
свободного охлаждения – расхождение не более 1.5%, толщина корочки
заготовки в донной части кристаллизатора (сопоставление с геометрией
чулков от прорывов) – не более 10%; время нагрева заготовок в печах и
расход топлива – не более 5%.
3. Установлен ряд важных закономерностей о влиянии
неравномерности износа внутренней поверхности кристаллизаторов на
тепловое состояние корочки заготовки. Так, изменение толщины газового
зазора по периметру заготовки может привести к значительному отличию
значений коэффициентов теплоотдачи от корочки заготовки к внутренней
поверхности гильзы кристаллизатора – увеличение эффективной толщины
газового зазора от 0,053 мм до 0,118 мм приводит к снижению коэффициента
теплоотдачи от корочки заготовки к внутренней поверхности
кристаллизатора на величину порядка 900 Вт/(м2
⋅К). Сформированная в
кристаллизаторе разница температур между симметричными точками,
лежащими в угловых областях с разными интенсивностями охлаждения,
воздействует на заготовки в основном в пределах 1-го сектора ЗВО, где
тонкая корочка заготовки наиболее податлива к искажениям геометрической
формы. Исследованы случаи неравномерности износа в угловой области
кристаллизатора до 70 мкм. Так, снижение интенсивности теплоотвода от
одной из угловых областей на 50% (износ 65 мкм) приводит к тому, что в
начале 1-го сектора разница температур между симметричными точками
достигает 105°С. Эта разница температур после выхода заготовки из
кристаллизатора в течение 10с снижается примерно в два раза и далее
уменьшается с низкой скоростью. Таким образом, показано, что даже
незначительная неравномерность износа внутренней поверхности
кристаллизатора приводит к существенной несимметричности теплового

301
состояния формирующейся заготовки и может служить причиной
образования таких дефектов макроструктуры заготовок как ромбичность и
внутренние трещины.
4. Показано, что контроль теплового потока в кристаллизаторе на
основании величины перепада температуры охлаждающей воды не является
универсальным, так как не позволяет напрямую сравнивать между собой
работу кристаллизаторов различных МНЛЗ и даже одних и тех же
кристаллизаторов за различные периоды времени. Для адекватного
сравнения тепловой работы кристаллизаторов предложено использование
таких величин как плотность теплового потока, итоговый коэффициент
теплопередачи в кристаллизаторе, коэффициент теплоотдачи от корочки
заготовки к внутренней поверхности кристаллизатора и эффективная
толщина газового зазора. Контроль величины эффективной толщины
газового зазора в режиме реального времени при помощи системы АСУ ТП
предоставляет следующие возможности: оперативный контроль износа
внутренней поверхности кристаллизаторов; практическая проверка
соответствия конусности кристаллизаторов усадке заготовок; выбор
наилучших кристаллизаторов для условий конкретного производства на
основе анализа соответствующих массивов информации; установление
взаимосвязи износа кристаллизаторов с образованием дефекта ромбичности.
При помощи данного метода установлено, что для современных
неизношенных «параболических» гильз кристаллизаторов сортовых МНЛЗ
величина эффективной толщины газового зазора находится в пределах 0,045-0,065 мм.
5. Установлена аналитическая зависимость, определяющая
распределение интенсивности теплоотвода по поверхности заготовки в зоне
вторичного охлаждения для заданных геометрических параметров заготовки,
темпа затвердевания и скорости охлаждения затвердевшего массива
материала в зоне вторичного охлаждения, позволяющее достичь
равномерный темп спада температуры по толщине твердой корочки. В

302
основе зависимости лежит положение о том, что тепловой поток, отводимый
от конкретного элемента поверхности в каждый момент времени, должен
равняться сумме тепловыделения на фронте затвердевания и теплового
потока, соответствующего охлаждению уже затвердевшего массива
материала с заданной скоростью. Предложенная зависимость позволяет
определять параметры рационального охлаждения заготовок в ЗВО со
значительно меньшей трудоемкостью, чем известные методики.
6. Предложен метод для определения количества засоренных
форсунок в секторах ЗВО на основании построения семейства напорно-расходных характеристик секторов для различного количества работающих
форсунок (начиная от номинального до по каким-либо соображениям
выбранного минимального значения) и идентификации принадлежности
текущей рабочей точки (по значениям давления и расхода) к конкретной
напорно-расходной характеристике, что служит указанием на количество
засоренных форсунок. На основании этой информации и практического
опыта или результатов математического моделирования принимается
решение о возможности продолжения разливки.
7. Проработан комплекс вопросов для создания системы
автоматического контроля точности поддержания заданного температурного
состояния заготовки в ЗВО на основании сравнения значений температуры
поверхности заготовки в конце секторов ЗВО, полученных в результате
замера при помощи пирометра и заданных как эталонных. Для определения
величины корректирующих расходов охладителя по секторам в зависимости
от расхождения заданных и измеренных значений температуры поверхности
предложена соответствующая расчетная зависимость, учитывающая
геометрические параметры заготовок и характеристики сектора ЗВО.
8. Для мероприятий по совершенствованию работы печных агрегатов
(реконструкция футеровки за счет добавления слоя керамоволокнистых
материалов, повышение значения коэффициента рекуперации) разработаны
функциональные выражения, позволяющие определить величину

303
управляющего фактора в зависимости от требуемого уровня относительной
экономии топлива. Данный научно-практический инструментарий позволяет
целенаправленно реализовывать реконструкцию печных агрегатов и
оценивать реальность предложений сторонних организаций.
9. Применительно к проектам по повышению значения коэффициента
рекуперации создан метод для расчетной оценки тепловой работы
рекуператоров, позволяющий выполнить эту процедуру с меньшей
трудоемкостью, чем другие методы. Использование предложенного метода
целесообразно для осуществления рационального выбора («примерки»)
конструкции рекуператора (из нескольких предложенных конструкций) для
конкретного печного агрегата на основании определения технико-экономических показателей и их сравнения. Предложено понятие
динамической тепловой характеристики рекуператора, представляющей
собой зависимость показателей рекуперации конкретного теплообменника от
тепловой нагрузки печного агрегата, и разработана методология ее
построения, что повышает точность расчетов тепловой работы печей в целом
и расхода топлива на нагрев в частности. Так, показано, что в диапазоне
изменения тепловой нагрузки печного агрегата от 0,25Qmax.. Qmax значение
коэффициента рекуперации меняется на величину до 30%.
10. Определен набор критериев для описания конвективного
теплообмена при импульсном режиме течения сред. По сравнению с
уравнением, описывающим безымпульсный конвективный теплообмен,
должен быть добавлен критерий Струхаля. Для экспериментального
изучения данного явления создана лабораторная установка, создающая
пульсацию среды за счет вращения круглой заслонки в полости подводящего
трубопровода (соотношение площадей поперечного сечения трубопровода и
заслонки 100:75). На основании экспериментов для импульсного режима
течения среды и анализа их результатов получено критериальное уравнение,
описывающее конвективный теплообмен при поперечном обтекании
цилиндрических тел, справедливое для диапазона изменения критерия

304
Струхаля 0,017-0,068. Доказана возможность усиления коэффициента
конвективной теплоотдачи на 20-30% при частоте вращения заслонки в
диапазоне 40-105 об/мин. Предложены технические решения и созданы
алгоритмы для реализации импульсного отопления реальных
теплотехнологических установок, основанные на создании пульсации
расхода среды на отдельных подводящих устройствах при отсутствии
колебательной составляющей общего расхода среды на агрегат.
11. Проработан метод создания систем диагностики тепловой работы
печных агрегатов периодического и непрерывного действия, основанный на
построении моментального теплового баланса печи при помощи выражения,
позволяющего определять на каждом условно выделенном временном шаге
среднюю плотность теплового потока, усваиваемую материалом, в
зависимости от конструктивных параметров печного агрегата, текущих
технологических параметров его эксплуатации и значения температуры
продуктов сгорания, покидающих камеру печи (или определенную зону
печи). Параллельное математическое моделирование процесса в темпе
реального времени позволяет для каждого временного шага прогнозировать
среднее значение температуры поверхности материала, итоговое значение
коэффициента теплоотдачи и уточнять его компоненты. Данный метод
позволяет при эксплуатации агрегата накапливать экспериментальный
материал и на основании его анализа выносить суждение о теплотехнической
эффективности текущих и проверяемых технических решений.
12. Показано, что научно-практическим инструментарием для изучения
тепловых аспектов совмещенных процессов разливки-прокатки могут
служить созданный в диссертации единый математический комплекс,
описывающий тепловые процессы непрерывной разливки стали и тепловой
обработки заготовок и определение для каждого момента времени
среднемассовой энтальпии расчетного сечения заготовки. С помощью
созданной методологии решаются следующие вопросы: определение
необходимого набора операций для доведения теплового состояния

305
заготовки после МНЛЗ до заданного для прокатки состояния, требуемых для
их реализации времени и затрат топлива. Наличие такой информации важно
на стадии проектирования оборудования комплексов разливки-прокатки, для
уточнения рациональных технологических параметров эксплуатации
существующих комплексов. При помощи данного метода установлено, что
для сортовой МНЛЗ для всех типоразмеров сортовых заготовок при разливке
заготовок из рядовых марок стали со скоростями, при которых
металлургическая длина МНЛЗ составляет от 0,6 до 0,9 (с шагом 0,05) от
фактического расстояния до резки, теплосодержание заготовок после резки
достаточно для прямой прокатки без догрева. Однако перепад температуры
по толщине заготовки таков (до 3000°С/м), что необходимо выравнивание
температурного поля. Для этой цели предложено использовать хорошо
теплоизолированную печную камеру. Показано, что для выравнивания
температурного поля во всех исследованных случаях достаточно промежутка
времени 200-400с, сопоставимого с продолжительность разливки.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Стратегія соціально-економічного розвитку України: мета, завдання і
ключові проблеми / О.В. Кендюхов // Економіка промисловості. –
2009. – 4 (47). – С. 3 – 6.
2. Основные концептуальные положения энергосбережения на
предприятиях черной металлургии / Злобин А.А., Курятов В.Н.,
Мальцев А.П., Романов Г.А. // Общество и экономика. – 2003.–№ 4. –
С. 29-35.
3. Лисиенко В.Г. Энергетический анализ – методология и
энергосбережение в металлургии / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелков //
Энергетика региона – 2000.– № 1.– С. 21-23.
4. Никифоров Г.В. Энергосбережение на металлургических
предприятиях / Г.В.Никифоров, Б.И. Заславец. – Магнитогорск:
МГТУ, 2000. – 283 с.
5. Олейников В.К. Анализ и управление энергопотреблением на
металлургических предприятиях: учебн. пособие / В.К. Олейников,
Г.В. Никифоров. – Магнитогорск, 1999. – 219 с.
6. Воскобойников В.Г. Общая металлургия: учебник для вузов, 6-изд.,
перераб. и доп./ В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, А.М. Якушев.–
М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с: 253 ил.
7. Минаев А.А. Совмещенные металлургические процессы /
А.А. Минаев. – Донецк: Унитех, 2008. – 552 с.
8. Современные технологии получения тонкого листа и полосы
методами непрерывного литья / А.Н.Смирнов // Сборник трудов
международной научно-практической конференции «50 лет
непрерывной разливке стали в Украине», 3-4 ноября 2010, Донецк:
ДонНТУ, 2010. – С. 60-70.
9. Ткаченко В.Н. Математическое моделирование, идентификация и
управление технологическими процессами тепловой обработки

307
материалов / В.Н. Ткаченко // Т.13. – Сер. «Задачи и методы:
математика, механика, кибернетика». – Киев: Наукова думка, 2008.–
244 с.
10. Разливка черных металлов / Н.Н. Власов, В.В. Король, В.С. Радя.–
М.: Металлургия, 1987.– 230 с.
11. Смирнов А.Н. Развитие технологий и оборудования для
непрерывной разливки в Украине / А.Н. Смирнов // Сборник трудов
международной научно-практической конференции «50 лет
непрерывной разливке стали в Украине», 3-4 ноября 2010. – Донецк:
ДонНТУ, 2010. – С. 9-17.
12. Смирнов А.Н. Непрерывная разливка стали: Учебник /А.Н. Смирнов,
С.В. Куберский, Е.В. Штепан.– Донецк: ДонНТУ, 2011.– 482 с.
13. Создание и промышленная реализация современных
высокоэффективных МНЛЗ для условий новых и действующих
производств: опыт НКМЗ / Ю.Н. Белобров, В.С. Плугатарь, В.М.
Пильгаев и др. // Сборник трудов международной научно-практической конференции «50 лет непрерывной разливке стали в
Украине», 3-4 ноября 2010. – Донецк: ДонНТУ, 2010.– С. 187-192.
14. Огурцов А.П. Непрерывное литье стали / А.П. Огурцов, А.В. Гресс.–
Днепропетровск: Системные технологии, 2002. – 675 с.
15. Бровман М. О перспективах развития непрерывного литья металлов /
М. Бровман // НМ- оборудование. –2004.– № 5.– С. 49-56.
16. Смирнов А.Н. Непрерывная разливка сортовой заготовки / А.Н.
Смирнов, С.В. Куберский, А.Л. Подкорытов и др. – Донецк:
Цифровая типография, 2012. – 417 с.
17. Анализ тепловой работы кристаллизатора слябовой МНЛЗ /
А.Н.Смирнов, А.Ю. Цупрун, Е.В. Штепан и др. // Сборник трудов
международной научно-практической конференции «50 лет

308
непрерывной разливке стали в Украине», 3-4 ноября 2010, Донецк:
ДонНТУ, 2010. – С. 437-443.
18. Применение метода импульсно-непрерывной кристаллизации с
целью регулирования структуры и свойств графитизированной стали
/ Н.М. Александрова, С.Ю. Макушев, А.В. Кушнарев и др.// Сталь. –
2006. – № 3. – С. 83-87.
19. Формирование оболочки непрерывнолитого слитка в
кристаллизаторе при монотонном и импульсно-непрерывном
режимах охлаждения / В.А. Поздняков, Д.А. Щербаков, Н.М.
Александрова и др. // Металлы. – 2008. – № 3. – С.18-26.
20. Смирнов А.Н. Исследование динамики роста твердой корочки и ее
деформации в кристаллизаторе современной сортовой МНЛЗ /
А.Н. Смирнов, В.Е. Ухин, А.Л. Подкорытов // Сборник трудов
международной научно-практической конференции «50 лет
непрерывной разливке стали в Украине», 3-4 ноября. – 2010, Донецк:
ДонНТУ, 2010.– С. 367-377.
21. Гридин С.В. Исследование усадочных явлений при формировании
слябовой заготовки в зоне кристаллизатора / С.В. Гридин //
Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2004. – № 8
(228). – С. 176-180.
22. Амитан В.Н. Изучение усадки непрерывнолитой сортовой заготовки
с целью повышения стойкости кристаллизаторов / В.Н. Амитан, В.В.
Кравцов, А.Б. Бирюков // Металлургическая и горнорудная
промышленность. – 2005. – № 1. – С 50-56.
23. Шатохин С. Проблемы и риски при использовании копий
водовоздушных форсунок во вторичных зонах охлаждения МНЛЗ /
С. Шатохин // Сборник трудов международной научно-практической конференции «50 лет непрерывной разливке стали в
Украине», 3-4 ноября 2010. – Донецк: ДонНТУ, 2010. – С. 515-522.

309
24. Горяинова Т.В. Анализ влияния расходов воды в ЗВО на характер
формирования макроструктуры слябов из перитектических марок /
Т.В. Горяинова // Сборник трудов международной научно-практической конференции «50 лет непрерывной разливке стали в
Украине» 3-4 ноября 2010, Донецк: ДонНТУ, 2010.– с. 302-306.
25. Фрик Ю. Новые системы и технологии вторичного охлаждения в
слябовых машинах непрерывной разливки стали / Ю.Фрик, Р.Бойль //
Сборник трудов международной научно-практической конференции
«50 лет непрерывной разливке стали в Украине», 3-4 ноября 2010,
Донецк: ДонНТУ, 2010. – С. 307-323.
26. Исследование теплового состояния роликов МНЛЗ / А.Ю. Цупрун,
Е.В. Новикова, В.В. Кислица, С.А. Нагорный // Доклады ІІІ
Междунар. науч.-техн. конф. “Прогрессивные технологии в
металлургии стали: ХХI век”, 31 октября – 2 ноября 2006. – Донецк,
2006. – С. 33-34.
27. Кравцов В.В. Улучшение макроструктуры непрерывнолитых
заготовок за счет скорректированных режимов охлаждения / В.В.
Кравцов, А.Б. Бирюков, Н.С. Масс // Металл и литье Украины. –
2004. – № 12. – С. 16 – 17.
28. Шелудченко В.И. Разработка оптимальных режимов вторичного
охлаждения МНЛЗ / В.И. Шелудченко, В.В. Кравцов, А.Б. Бирюков
// Труды Х-ой Юбилейной Международной конференции
«Ресурсоэнергосбережение в условиях рыночной экономики». – К.:
НДЦ «Навтохім», 2003. – С. 50 – 51.
29. Li C. Maximum casting speed for continuous cast steel billets based on
sub-mold bulging computation / C. Li, B.G. Thomas // 85th
Steelmaking
Conf. Proc. ISS Warrendale – PA, 2002. – P. 109-130.
30. Анализ термических напряжений, возникающих в корочке
формирующегося непрерывного слитка / В.В. Кравцов,

310
В.И. Шелудченко, А.Б. Бирюков, А.В. Митин // Сб. научн. трудов
ДонНТУ. – 2004. – Вып. 70. – С. 46-49.
31. Кравцов В.В. Анализ причин неравномерного продвижения фронтов
кристаллизации от радиальных граней непрерывнолитых заготовок /
В.В. Кравцов, А.Б. Бирюков, Н.С. Масс // Металл и литье Украины. –
2005. – № 1-2. – С. 15-16.
32. Бровман М.Я. О напряжениях в металле слитка при непрерывной
разливке / М.Я. Бровман // Металлы. – 2006. – № 6. – С. 25-36.
33. Modern Combine Methods for Estimation Critical Bending and
Unbending Parameters CCM / A.N. Smirnov, D.P. Kykuy, A.Y. Tsuprun,
S.V. Gridin // 12th International Metallurgical & Materials Conference. -
Hradec nad Moravici, Czech Republic: 2003. A20. P. – 215-223.
34. Dippenaar R. Strand surface cracks – the Role of Abnormally Large
Prior-Austenite Grains / R. Dippenaar, S.C. Moon, E. Szekeres //
Irin&Steel Technology 2007. – № 7. – P. 105-115.
35. Разработка комплекса технологических мероприятий для улучшения
качества поверхности непрерывнолитых слябов высокопрочных
перитектических марок сталей / О.Б. Исаев, И.В. Ганошенко,
Е.А. Чичкарев, И.Л. Бродский. // Сборник трудов международной
научно-практической конференции «50 лет непрерывной разливке
стали в Украине», 3-4 ноября 2010, Донецк: ДонНТУ, 2010. – С. 147-164.
36. Толстых В.К. Оптимальное управление потоком тепла в
затвердевающем металле, находящимся в многофазном состоянии, с
целью улучшения характеристик твердой фазы / В.К. Толстых, Н.А.
Володин, В.Е. Черноног // Теплофизика высоких температур. – 2003.
№ 2. – Т.41. – С. 404-407.
37. Куберский С.В. Особенности производства непрерывнолитых
сортовых заготовок хромоникелевых титан содержащих

311
нержавеющих сталей / С.В. Куберский, В.С. Эссельбах,
А.М. Новохатский // Сборник трудов международной научно-практической конференции «50 лет непрерывной разливке стали в
Украине» 3-4 ноября 2010, Донецк: ДонНТУ, 2010.–С. 276-285.
38. Kitamura S. Quality improvement of Bloom with Two Continuous
casters / Shuchei Kitamura // SESISI Quarterly. – 2007. – № 3 36. –
P. 36-43.
39. Кравцов В.В. Непрерывная разливка сортовых заготовок на
повышенных скоростях как современная высокоэффективная
ресурсо-энергосберегающая технология / В.В. Кравцов,
А.Б. Бирюков // Труды международной конференции
«Энергоэффективность крупного промышленного региона». –
Донецк: ООО «Друк-Инфо», 2002. – С. 163-165.
40. Светковский У. Привязка УНРС к мелкосортным или проволочным
станам / У. Светковский // МРТ. – 1993. – С. 56-62.
41. Мазур И.П. Тепловые процессы в производстве листового проката /
И.П. Мазур. – М.: ОАО «Черметинформация», 2002. – 103 с.
42. Лисин В.С. Оптимизация совмещенных литейно-прокатных
процессов / В.С. Лисин, А.Н. Скороходов. – М.: Высш. шк., 1996. –
280 с.
43. Лисин В.С. Модели и алгоритмы расчета термомеханических
характеристик совмещенных литейно-прокатных процессов /
В.С. Лисин, А.А. Селянинов.– М.: Высш. шк., 1995. – 144 с.
44. Коновалов Ю.В. Расчет параметров листовой прокатки /
Ю.В. Коновалов, А.Л. Остапенко, В.И. Пономарев. – М.:
Металлургия, 1986. – 430 с.
45. Лисица А.А. Разработка и исследование режимов деформирования
тонких непрерывнолитых слябов в двухфазном состоянии на
литейно-прокатных агрегатах: автореф. дис. на соискание ученой

312
степени канд. техн. наук: спец. 05.16.05 «Обработка металлов
давлением» / А.А. Лисица.– Липецк, 2001. – 22 с.
46. Лисин В.С. Математическое моделирование совмещенных
процессов и оптимизация технологических характеристик литейно-прокатных модулей: автореф. дис. на соискание ученой степени
докт. техн. наук: спец. 05.16.05 «Обработка металлов давлением»/
В.С. Лисин.– Липецк, 1996. – 45 с.
47. Мазур И.П. Развитие теории и совершенствование технологии
производства листового проката на литейно-прокатных комплексах:
автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук: спец.
05.16.05 «Обработка металлов давлением»/ И.П. Мазур.– Липецк,
2003. – 40 с.
48. Свинолобов Н.П. Печи черной металлургии: учебное пособие для
вузов / Н.П. Свинолобов, В.Л. Бровкин. – Днепропетровск: Пороги,
2004. – 154 с.
49. Тайц Н. Ю. Технология нагрева стали / Н. Ю. Тайц. – М.:
Металлургия, 1962. – 568 с.
50. Губинский В.И. Нагревательные печи металлургии – сегодня и
завтра / В.И. Губинский // Теория и практика металлургии. – 2004. –
№ 6. – С.56-60.
51. Теория непрерывной разливки / В.С. Рутес, В.И. Аскольдов, Д.П.
Евтеев и др. – М.: Металлургия, 1971. – 296с.
52. Дюдкин Д.А. Качество непрерывнолитой стальной заготовки/
Д.А. Дюдкин. – К.: Техніка, 1988. – 253 с.
53. Гресс А.В. Рациональные режимы охлаждения нерпрерывнолитой
стальной заготовки / А.В. Гресс, Д.А. Гресс // Теория и практика
металлургии. – 2010.– №5-6.– 99-103.

313
54. Hebert L., Gilles T. Development of thermal solidification models for
Bethelem’s slab caster // SteelMaking Conference Proceedings. Vol. 76.
Dallas, TX, 1993. – P. 315-328.
55. Bending L., Raudensky M., Horsky J. Heat Transer of Twin Fluid
Nozzles for Continuous Casting at different Test Conditions // 13th

International Conference of Liquid Atomisation and Spray Systems, July
9-11, 1997, Florence. – Florence: ILASS, 1998. – P. 230-244.
56. Исследование нагревательного колодца с одной верхней горелкой
при импульсном отоплении / М.А. Глинков, В.Ю. Качанов,
М. Энкеш и др. // Сталь. – 1973. – № 2. – С. 171-178.
57. Сапронова Е.В. Модель импульсного отопления колодцев с одной
верхней горелкой / Е.В. Сапронова, Ю.Л. Курбатов, Е.А. Фалеева //
Міжнародна конференція «Металургійна теплотехніка»
(м. Дніпропетровськ, 18-20 жовтня 2005 р.): збірник наукових праць
НМетАУ: у двох книгах. – Кн. 2. – Дніпропетровськ: Пороги, 2005. –
С. 295-299.
58. Оснос С.П. Применение современных волокнистых
теплоизоляционных и огнеупорных материалов в тепловых агрегатах
и сооружениях / С.П. Оснос, О.И.Гололобов // Строительные
материалы и изделия.– 2000. – № 11. – С. 25-28
59. Оснос С.П. Опыт применения современных волокнистых
огнеупорных материалов и систем отопления / С.П. Оснос, О.И.
Гололобов // Строительные материалы и изделия. – 2001. – № 4. –
С. 15-19.
60. Губинский М.В. Исследование теплофизических свойств
керамического жидкого теплоизоляционного покрытия / Губинский
М. В., Затопляев Г. М., Радченко Р. Ю. // Технiчна теплофiзика та
промислова теплоенергетика. – 2011. – Вип.3. – С. 94 – 101.

314
61. Гинкул С.И. Перевод печи на сводовое отопление / С.И. Гинкул,
А.В. Патана // Металлургия и обработка металлов: материалы
научно-технической конференции Донецк: ДонНТУ, 2003. –Вып. 6. –
С. 60-62.
62. Пилипенко Р.А. Интенсификация тепловой работы камерных печей,
отапливаемых природным газом / Р.А. Пилипенко //
Металлургическая теплотехника (Сб. науч. трудов НМетАУ). –
Днепропетровск: НМетАУ, 2002. – Т.8. – С.99-105.
63. Пути энергосбережения в промышленных печах / В.И. Губинский,
Р.Г. Хейфец, М.В. Губинский, Ю.А. Мартыненко //
Металлургическая и горнорудная промышленность. –2006. – №
5(239). – С. 101 – 103.
64. Воробьева Л.А. Перспективные направления утилизации теплоты в
промышленных печах / Л.А. Воробьева // Металлургическая
теплотехника: сб. научн. тр. Национальной металлургической
академии Украины. – Днепропетровск: Пороги, 2005. – С. 103-105.
65. Губинский В.И. Актуальные задачи реконструкции нагревательных
печей / В.И. Губинский // Металлургическая теплотехника (Сб.
научн. трудов НМетАУ): в 2 кн. – Кн1. – Днепропетровск: НМетАУ,
2005. – С. 149-156.
66. Ревун М.П. Перспективные направления совершенствования
тепловой работы нагревательных и термических камерных печей /
М.П. Ревун, В.Ю. Зинченко // Металлургическая теплотехника (Сб.
науч. трудов НМетАУ). – Днепропетровск: НМетАУ, 2006. – Т.6. –
С. 294-302.
67. Теплоотдача в трубчатом регенеративном теплообменнике при
совместном действии вынужденной и свободной конвекции /
Губинский В. И., Губинский М. В., Воробьева Л. А. и др. // Технiчна

315
теплофiзика та промислова теплоенергетика.– 2009. – Вип. 1.–С. 77 –
87.
68. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления в
металлическом трубном регенераторе / Воробьева Л.А., Затопляев
Г.М., Губинский В.И. и др. // Металлургическая теплотехника: сб.
научн. тр. Национальной металлургической академии Украины.–
Днепропетровск: ПП Грек О.С., 2007. – С. 71-77.
69. Тебеньков Б.П. Рекуператоры промышленных печей /
Б.П. Тебеньков. – М.: Металлургия, 1975. – 294с.
70. Сезоненко Б.Д. Повышение эффективности использования
природного газа при отоплении промышленных печей
регенеративными горелками / Б.Д. Сезоненко, В.Н. Орлик, В.В.
Алексеенко // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1996. – № 1. –
С. 14-18.
71. Рабинович Г.Д. Теория теплового расчета рекуперативных
теплообменных аппаратов / Г.Д. Рабинович. – Минск: изд-во
АН БССР, 1963. –137 с.
72. Совершенствование работы рекуператоров нагревательных колодцев
ОЦП для снижения расхода топлива и окалинообразования / С.И.
Гинкул, А.Н. Лебедев, Ю.Е. Василенко, К.А. Лебедев //
Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением
в металлургии и машиностроении. Тематический сборник научных
трудов. – Краматорск, 2004. – С. 164-167.
73. Калафати Д.Д. Оптимизация теплообменников по эффективности
теплообмена / Д.Д. Калафати, В.В. Попалов. – М: Энергоатомиздат,
1986. – 151 c.
74. Лукиша А.П. Повышение энергетической эффективности пористых
теплообменников на основе выбора рациональных конструктивных и
режимных параметров: автореф. дис. на соискание ученой степени

316
канд. техн. наук: спец. 05.14.06 «Техническая теплофизика и
промышленная теплоэнергетика» / А.П. Лукиша. – Днепропетровск,
2010. – 21 с.
75. Лукиша А.П. Эффективность пористых круглых каналов при
движении жидкостного охладителя и граничных условиях первого
рода / Лукиша А.П., Габринец В.А. // Техническая теплофизика и
промышленная теплоэнергетика: сб. научных трудов. – Вып. 2. –
Днепропетровск: Новая идеология, 2010. – С. 122.
76. Сравнительные испытания импульсного и непрерывного отопления
термической печи / Л.А. Неймарк, Я.М. Гречишников, И.К. Энно и
др. // Кузнечно-штамповочное производство, 1987. – № 9. – С. 35-37
77. Ревун М.П. Новые схемы импульсного отопления нагревательных и
термических печей / М.П. Ревун, А.И. Баришенко, А.И. Чепрасов //
Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2005. – № 3. –
С. 97-100.
78. Разработка и внедрение системы управления работой импульсных
горелок для нагревательных печей нового поколения /
А.В. Васильев, В.Г. Лисиенко, Ю.К. Маликов // Сборник трудов
конференции «Кузнецы Урала-2005». – Екатеринбург: ГОУ ВПО
УГТУ-УПИ, 2005. – С. 671-676.
79. Мороз В.И. Нагрев валков холодной прокатки и роликов МНЛЗ под
термическую обработку в печи с импульсной подачей теплоносителя
/ В.И. Мороз, В.М. Егорова, С.В. Гусев // Кузнечно-штамповочное
производство и обработка металлов давлением. – 2002. – № 8. –
С. 29-34.
80. Лисиенко В.Г. О реализации оптимальных режимов термической
обработки в камерных печах современной конструкции при условии
массивности садки / В.Г. Лисиенко, К.А. Сурганов // Электронный
научный журнал «Исследовано в России» . – 2006.– С.50-55.

317
81. Ткаченко В.Н. Основные функции компьютерной системы
управления процессом непрерывной разливки стали / В.Н. Ткаченко,
А.А. Иванова, О.С. Волуева // Научные труды ДонНТУ. Серия
Вычислительная техника и автоматика, вып. 88. – 2005.– С. 63-69.
82. Захаров М.І. Математичні методи розрахунку та комп’ютерне
моделювання металургійних процесів / М.І. Захаров, А.І. Троцан. –
Маріуполь-Донецьк: Донбас, 2011. – 99 с.
83. Цимбал В.П. Математическое моделирование металлургических
процессов / В.П. Цимбал.– М.: Металлургия, 1986.– 239 с.
84. Лисиенко В.Г. Математическое моделирование теплообмена в печах
и агрегатах / В.Г. Лисиенко, В.В. Волков, А.Л. Гончаров. – К.:
Наукова думка, 1984. – 232 с.
85. Арутюнов В.А. Математическое моделирование промышленных
печей: учебник для вузов / В.А. Арутюнов, В.В. Бухмиров,
С.А. Крупенников. – М.: Металлургия, 1990. – 239 с.
86. Кравцов В.В. Использование математического моделирования для
оптимизации процесса непрерывной разливки / В.В. Кравцов,
А.Б. Бирюков, Н.С. Масс // Металл и литье Украины. – 2004. – № 6. –
С. 12 – 14.
87. Мацевитый Ю.М. Обратные задачи теплопроводности: в 2 т.: НАН
Украины, Институт машиностроения / Ю.М. Мацевитый. – К.:
Наукова думка, 2003. – 255 с.
88. Проблемы автоматизации металлургических процессов на заводах
России и возможности их решения с использованием
распределенных систем управления / С.А. Власов, Н.А. Слуцкий,
Н.Г. Волочек, И.И. Горгидзе // Труды института проблем управления
РАН им. В.А. Трапезникова. Том 1, М.: ИПУ РАН, 1998. – С.60-63.

318
89. Самарский А.А. Численные методы решения обратных задач
математической физики / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. – М.:
Эдиториал УРСС, 2004. – 480 с.
90. Борисов В.Н. Исследование кинетики кристаллизации
непрерывнолитого слитка с учетом двухфазной зоны / В.Н. Борисов,
В.Т. Борисов, В.В. Виноградов и др. // Изв. АН СССР. Металлы. –
1971. – № 3. – С. 94-99.
91. Журавлев В.А. Теплофизика формирования непрерывного слитка /
В.А. Журавлев, Е.М. Китаев. – М.: Металлургия, 1974. – 216 с.
92. Mizikar E.A. Mathematical heat transfer model for solidification of
continuously cast steel slabs / E.A. Mizikar // Trans TMS-AIME. – 1967.
–V. 239. – P. 1747-1753.
93. Кравцов В.В. Особенности задания граничных условий на
поверхности слитка, находящегося в кристаллизаторе / В.В. Кравцов,
В.И. Шелудченко, А.Б. Бирюков // Металлургическая и горнорудная
промышленность. – 2003. – № 4. – С. 109-111.
94. Solidification parameters dependent on interfacial heat transfer
coefficient between aluminum casting and copper mould / H.S. Kim, I.S.
Cho, J.S. Shin et al // ISIJ Intern. 2005 V45 № 2. – P. 192-198.
95. Бирюков А.Б. Методика задания граничных условий на поверхности
формирующегося непрерывнолитого слитка в зоне вторичного
охлаждения МНЛЗ / А.Б. Бирюков // Металл и литье Украины. –
2003. – № 11-12. – С. 12-14.
96. Улучшение технологии непрерывной разливки крупных заготовок на
основе результатов математического моделирования / Д.
Труафонтен, Ф. Беланже, Ф. Виммер, М. Штифтингер // Сталь. –
2001.– № 10. – С. 23-26.
97. Скрябин В.Г. Математическое моделирование процессов для АСУ
выплавки и разливки стали в системе стабилизации качества

319
заготовок МНЛЗ / В.Г. Скрябин // Металлургическая и горнорудная
промышленность. – 2002. – № 10. – С. 99-100.
98. Волков А.В. Промышленное освоение математической модели
МНЛЗ в условиях Молдавского металлургического завода / А.В.
Волков // Металлургическая и горнорудная промышленность.–2002.
– № 10. – С. 101-102.
99. Обучающий тренажер системы управления непрерывной разливки
стали / А.Н. Лаврик, Е.В. Протопопов, В.В. Соколов и др. //
Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2002. – № 10. –
С. 90-91.
100. Prihoda M. The Simulation of Solidification and Cooling of Blank
on the CC / M. Prihoda, J. Molinek, R. Pyszko // 9 th International
Metallurgical Symposium “Metal-2000”. 16-18 May, 2000 – Ostrawa:
2000. Part 1. – P. 126.
101. Гридин С.В. Математическое моделирование процессов
поведения непрерывнолитой заготовки / С.В. Гридин, Г.А.Редько,
А.Ю. Цупрун // Доклады Междунар. науч.-техн. конф.
“Прогрессивные технологии разливки стали: ХХI век” – Донецк,
2004. – С. 31.
102. Многофакторная математическая модель для расчета
конструктивных и технологических параметров современной
слябовой МНЛЗ / Гридин С.В. Г.А. Редько, А.Ю. Цупрун, Е.В.
Штепан // Материалы международной конференции
сталеплавильщиков. Металлург. и горноруд. пром-сть. – 2003. – № 8
(225). – С. 37-43.
103. Yamauchi A. A mathematical model for prediction of thickness of
mould flux film in contionuous casting mould / A. Yamauchi, T. Emi, S.
Seetharaman // ISIJ Intern. 2002 V42 № 10. – P. 1084-1093.

320
104. Ткаченко В.Н. Анализ температурных полей криволинейных
МНЛЗ на основе математического моделирования / В.Н. Ткаченко,
А.А. Иванова // Прогресивні технології у металургії сталі: XXI
сторіччя: матеріали 3-ї міжнародної науково-практичної
конференції. Донецьк: ДонНТУ, 2007. – С. 242-249.
105. Ткаченко В.Н. Основные функции компьютерной системы
управления процессом непрерывной разливки стали / В.Н. Ткаченко,
А.А. Иванова, О.С. Волуева // Научные труды ДонНТУ. Серия
вычислительная техника и автоматика. Вып. 88. – Донецк: ДонНТУ,
2005. – С. 63-69.
106. Процессы непрерывной разливки / А.Н. Смирнов, В.Л.
Пилюшенко, А.А. Минаев и др. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – 536 с.
107. Thomas B.G. Mathematical model of the continuous slab casting
mold: a state of the art review / B.G. Thomas // Steelmaking Conference
Proceedings, 1991. – P. 105-118.
108. Mathematical Simulation of Steel Shell Formation in Slab Casting /
G. Xia, R. Martinelli, Ch. Furst, H. Preslinger // Innovation Seccion. –
Linz (Austria), May 1996. – Paper N.6. –P. 1-10.
109. Thomas B.G. The importance of numerical simulations for future
improvement of the CC processes / B.G. Thomas // Innovation Seccion. –
Linz (Austria), June 2000. – Paper N.7. – P. 1-11.
110. Mathematical heat transfer model research for the improvement of
continuous casting slab temperature / H. Wang, G. Li, Y. Lei, Y. Zhao,
Dai, J. Wang // The iron and steel institute of Japan (ISIJ) International,
Vol. 45 (2005), No. 9.– pp 1291-1296.
111. Недопекин Ф.В. Математическое моделирование
гидродинамики и теплопереноса при формировании композитных
слитков / Недопекин Ф.В., Мелихов В.М., Белоусов В.В. // Технi