В настоящее время модернизация методов непрерывной разливки металла невозможна без теоретического изучения теплофизических факторов, оказывающих влияние на производительность и стабильность процесса непрерывного литья.
Аналитические модели, описывающие тепловые процессы при литье металла, в основном, построены для циклического вытягивания заготовок из кристаллизаторов (движение – остановка). Большинство методик расчета температурных полей при затвердевании металла в случае непрерывного движения заготовки в кристаллизаторе также не учитывают влияние линейной скорости перемещения на тепловые процессы и базируются на полуэмпирических соотношениях.
Автором предлагается аналитическая математическая модель тепловых процессов, протекающих при непрерывной отливке в заготовке при ее движении с постоянной скоростью в кристаллизаторе, учитывающая выделение скрытой теплоты плавления и охлаждающее воздействие стенок кристаллизатора, а также других факторов.
Предполагается, что затвердевание заготовки происходит в прямом цилиндрическом кристаллизаторе с металлической вставкой, охлаждение постоянно по всей длине кристаллизатора, а основная доля скрытой теплоты кристаллизации выделяется в пределах жидкого ядра отливки.
В этих условиях процесс охлаждения расплава описывается дифференциальным уравнением конвективной теплопроводности, после решения которого было получено инженерное выражение для расчета температурных полей в заготовке.
Расчетные эксперименты по построению температурных полей проводились для непрерывно-литого чугунного слитка. В отличие от известных работ в построенной модели было изучено влияние скорости движения слитка в процессе затвердевания расплава.
Таким образом, автором предложена аналитическая теплофизическая модель охлаждения металла при непрерывном процессе литья в кристаллизаторе. Модель учитывает основные производственные и теплофизические условия формирования отливок: скорость извлечения заготовки из кристаллизатора, теплообмен между кристаллизирующимся металлом и внутренней поверхностью кристаллизатора, геометрические параметры заготовки и физические особенности металла, включая выделение в заготовке скрытой теплоты плавления.