Моделирование охлаждения кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок водяным и жидкометаллическим теплоносителями

На сегодняшний день тепло, отводимое от машин непрерывного литья заготовок, сбрасывается в окружающую среду и практически не используется. Одним из способов сокращения энергетических затрат при производстве стали является замена воды на жидкометаллический теплоноситель в контуре охлаждения кристаллизатора и повышение температуры до уровня, достаточного для осуществления паросилового цикла с последующей генерацией электроэнергии [1, 2]. Установлено, что наиболее приемлемым жидкометаллическим теплоносителем при охлаждении кристаллизуемой стали в машинах непрерывного литья заготовок является свинец-висмутовая эвтектика. На основе сравнительного анализа охлаждения различными теплоносителями затвердевающей стали в кристаллизаторе круглого сечения с использованием кода OpenFOAM показано, что эффективность охлаждения практически идентична при охлаждении водой и охлаждении свинец-висмутовой эвтектикой. При этом наибольший поток тепла, снимаемый с кристаллизатора, достигается при величине подогрева теплоносителя от 180 ${}^\circ$С на входе в кристаллизатор до 400 ${}^\circ$С на выходе. Для оценки целесообразности предлагаемого решения выполнен тепловой расчет парогенерирующего контура. Показано, что КПД паросилового цикла составит $\sim$ 32 %. При условии работы на одном предприятии шести кристаллизаторов на протяжении года (250 рабочих дней) количество выработанной электроэнергии составит примерно 6,2 млн кВтч.