Рассмотрены особенности разливки и формирования структуры непрерывнолитой сортовой заготовки и предложен комплексный подход к оценке ее качества и идентификации дефектов.

Рассмотрены существующие подходы к обеспечению высокоскоростной непрерывной разливки сортовой заготовки. Представлены результаты физического моделирования процесса формирования твердой корочки в кристаллизаторе и установлены основные факторы, влияющие на темп ее наращивания. Выполнен сравнительный анализ влияния интенсивности теплоотвода на характер формирования твердой корочки в кристаллизаторе. Показано влияние локального изменения теплоотвода от поверхности заготовки на изменение ее конфигурации.

Рассмотрены причины преждевременного снятия из эксплуатации и разрушения гильз кристаллизаторов высокоскоростных сортовых МНЛЗ. Предложена систематизация эксплуатационных дефектов и повреждений гильз.

Рассмотрены относительно возможные пути развития конструкции гильзы кристаллизатора для высокоскоростных сортовых МНЛЗ. Используемые в практике непрерывного литья сортовой заготовки различного рода "параболические" гильзы в целом обеспечивают повышение скорости литья в 1,5 - 2,5 раза в сравнении с традиционными двухконусными гильзами.

Представлены результаты физического моделирования условий деформации твердой корочки в процессе ее формирования в кристаллизаторе и показаны основные факторы, влияющие на ее деформирование. Проанализировано влияния толщины корочки на характер ее деформирования при наложении сжимающих воздействий. Установлено, что характер и величина деформации твердой корочки имеет обратно пропорциональную зависимость от ее толщины. Показано, что массовое образование трещин в твердой корочке заготовки происходит только при достижении ею определенной толщины, соответствующей ее положению в нижней части кристаллизатора.

Представлены результаты физического моделирования условий деформации твердой корочки в процессе ее формирования в кристаллизаторе и влияние на нее основных факторов.

Проведено физическое моделирование с целью получения дополнительных данных о наиболее важных конструктивных особенностях кислородной фурмы. Изучено их влияние на изменение реакционной зоны конвертерной ванны. Исследования выполнены на физической модели 160 тонного конвертера. Установлено, что при изменении высоты подъема фурмы струи кислорода претерпевают изменение. Свободное пространство между реакционными зонами непропорционально изменяется относительно выбранного положения фурмы. Установленные в исследованиях закономерности позволяют корректировать конструкцию головки фурмы для повышения активности реакционной зоны.

Представлены результаты физического моделирования процесса затвердевания непрерывнолитой трапециевидной заготовки (ТВЗ). Установлены особенности формирования кристаллической структуры медного бруса, полученного на роторной МНЛЗ. Показано влияние динамики роста дендритных кристаллов меди на образование внутренних дефектов в ТВЗ.

Проанализированы современные тенденции развития технологии оборудования для высопроизводительных сортовых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Обобщен современный опыт эксплуатации отечественных и зарубежных МНЛЗ. Освещены актуальные вопросы теории и технологии беспрерывного разливания заготовок для долгомерного проката. Дана характеристика функциональных возможностей используемого оборудования, проанализированы наиболее важные технологические параметры, влияющие на качество заготовок и конкурентоспособность металлопродукции. Описаны процессы и оборудование для внепечной обработки стали, внимание уделено вопросам дозирования и защиты стали от вторичного окисления на участке сталеразливочный ковш - кристаллизатор. Рассмотрены особенности кристаллизатора МНЛЗ, акцентировано на зоне вторичного охлаждения сортовой МНЛЗ. Изложены особенности формирования непрерывнолитых заготовок в условиях внешних динамических воздействий.

Представлены результаты исследования особенностей формирования подповерхностных трещин в ромбичной непрерывнолитой сортовой заготовке. Установлено, что появление подповерхностных трещин в непрерывнолитой сортовой заготовке, обусловлено деформацией профиля слитка, вызванной попеременным уменьшением и увеличением величины ромбичности заготовки.

Рассмотрены относительно возможные пути развития конструкции гильзы кристаллизатора для высокопроизводительных сортовых МНЛЗ. Используемые в практике непрерывного литья сортовой заготовки различного рода "параболические" гильзы в целом обеспечивают повышение скорости литья в 1,5 - 2,5 раза в сравнении с традиционными двухконусными гильзами.

Показана принципиальная возможность получения качественных непрерывнолитых полых труб из меди огневого рафинирования и ее сплавов. Установлено, что уровень механических свойств непрерывнолитого металла близок, а в некоторых случаях даже превышает характеристики свойственные прессованной трубе. Особенно это характерно участкам трубы с мелкокристаллической структурой. Установлено благоприятное влияние фосфора в меди на улучшение литейных свойств (качества поверхности).

Рассмотрены возможные пути развития конструкции гильзы кристаллизатора для высокопроизводительных сортовых МНЛЗ. Используемые в практике непрерывного литья сортовой заготовки различного рода "параболические" гильзы в целом обеспечивают повышение скорости литья в 1,5 - 2,5 раза в сравнении с традиционными двухконусными гильзами.

Представлены результаты физического моделирования процесса затвердевания непрерывнолитой сортовой заготовки. Установлены особенности формирования кристаллической структуры непрерывнолитого слитка, полученного на высокопроизводительной сортовой МНЛЗ. Показано влияние динамики роста дендритных кристаллов стали на образование внутренних дефектов в непрерывнолитой сортовой заготовке.

Предложена процедура построения алгоритмов формирования оптимальных по быстродействию траекторий стабилизации для многомерной математической модели морского подвижного объекта в режиме динамического позиционирования. Для обеспечения требуемого уровня инвариантности системы управления с переменной структурой обратных связей к внешним неконтролируемым возмущениям введен робастный контур. Приведены результаты моделирования, которые демонстрируют эффективность предложенного подхода.

Рассмотрено решение проблемы повышения уровня и качества автоматизации процессов управления морскими подвижными объектами на основе робастно-оптимальных систем с переменной структурой обратных связей в условиях неопределенности. Синтезирован робастный контур с использованием дополнительного сигнала управления, формируемого эталонной системой управления, что обеспечивает минимальные значения ошибок и затрат энергии.

Розглянуто рішення проблеми підвищення рівня та якості автоматизації процесів керування морськими рухомими об'єктами на основі робастно-оптимальних систем зі змінною структурою зворотних зв'язків за умов невизначеності. Синтезовано робастний контур із використанням додаткового сигналу керування, який формується еталонною системою керування, що забезпечує мінімальні значення похибок та витрат енергії.

The solution of the problem of improving the level and quality of control processes automation of marine movable objects based on robust-optimal systems with variable feedback structure in conditions of uncertainty is considered. Robust circuit with an additional control signal generated by reference control system that provides the minimum error value and energy expenditure is synthesized.

Рассмотрены особенности организации серийной разливки стали в условиях металлургических микрозаводов. Показано, что сложности организации разливки длинными сериями обусловлены различиями в длительности основных технологических циклов, которые можно нивелировать варьированием скорости вытяжки заготовки. Предложена система динамического управления охлаждением непрерывнолитой заготовки, позволяющая плавно изменять интенсивность подачи охладителя в зависимости от скоростных параметров процесса и обеспечить высокое качество металла.

Рассмотрены нелинейные модели систем управления морскими подвижными объектами на основе сменных структур обратных связей. Синтезировано управление, обеспечивающее движение по определенным оптимальным траекториям с максимальным быстродействием, в частности для моделей с существенной нелинейностью. Приведены результаты моделирования процесса стабилизации объекта, которые показывают эффективность предложенного подхода по показателям расхода энергии и точности управления.

Наиболее эффективным методом исследования динамики затвердевания различного рода слитков является физическое моделирование. Создана физическая модель, имитирующая поперечное сечение непрерывнолитой заготовки. Представлены результаты физического моделирования процесса затвердевания непрерывнолитой заготовки при принудительном перемешивании еежидкой сердцевины. Отображены особенности формирования ее жидкой сердцевины магнитным полем на разных этапах затвердевания. В результате проведенных экспериментов установлено, что в процессе принудительного перемешивания жидкой сердцевины при взаимодействии потока расплава с фронтом затвердевания скорость роста ветвей дендрита первого порядка снижается на 50 - 90 %, а скорость роста ветвей второго порядка увеличивается по сравнению со спокойным состоянием ванны на 20 - 90 %. При этом наибольшие значения увеличения скорости роста наблюдаются у дендритов, вторичные ветви которых растут в направлении, противоположном движению потока жидкости. Преимущественное развитие ветвей второго порядка дендритов кристаллов в этом случае позволяет заполнить объемы жидкости в межкристаллическом пространстве и увеличить плотность твердой оболочки. Показано, что вершины столбчатых кристаллов, выступающих за фронт затвердевания, отламываются, осколки дендритов попадают в жидкую ванну, а сами кристаллы деформируются при столкновении с движущимися равноосными кристаллами. При этом линия фронта затвердевания выравнивается, а формирующаяся кристаллическая структура уплотняется. Наличие частиц твердой фазы перед фронтом затвердевания в зоне роста столбчатых кристаллов, в свою очередь, при определенных условиях способствует ускорению перехода от зоны стобчатых к зоне равноосных кристаллов.

Создана физическая модель, имитирующая поперечное сечение непрерывнолитой медной заготовки трапециевидного профиля. Представлены результаты физического моделирования процесса затвердевания непрерывнолитой медной заготовки. Отображены особенности формирования кристаллической структуры непрерывнолитой медной заготовки трапециевидного профиля в процессе разливки металла на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) роторного типа. В ходе физического моделирования установлено, что механизм затвердевания модельного вещества при исследовании особенностей формирования кристаллической структуры медной трапециевидной заготовки имеет существенные отличия от "классического" механизма кристаллизации, при котором кристаллы растут параллельно друг другу. Основной особенностью формирования кристаллической структуры слитка меди является то, что направление роста дендритов в большинстве случаев является хаотичным относительно поверхности теплоотвода, а скорости роста отдельных кристаллов отличаются на 25 - 35 %. При этом развитие близлежащих кристаллов прекращается из-за столкновения с вторичными ветвями более интенсивно развивающихся дендритов. Также в процессе моделирования установлено, что при кристаллизации расплава по описанному выше механизму возможно столкновение наиболее интенсивно развивающихся кристаллов, растущих на соседних гранях, при котором смыкающиеся главные оси дендритов отделяют часть жидкой фазы от общего объема. Этот изолированный объем жидкой фазы не имеет возможности подпитываться расплавом из осевой части заготовки. Усадка таких областей в процессе затвердевания является причиной формирования пор внутри слитка. Неупорядоченное расположение внутренних пор в поперечном сечении трапециевидного медного бруска объясняется хаотичностью направлений роста дендритных кристаллов, различием скоростей их роста.