Тепловой поток (рис.8) от расплава к холодильнику растет в течение 20 - 30 сек. С одной стороны, вихрь размывает двухфазную зону и приносит горячий расплав к холодильнику, с другой стороны, холодильник продолжает забирать тепло у близлежащего расплава и покрывается твердой корочкой толщиной 0,2-0,3 мм, тепловой поток снижается. С понижением температуры расплава и прогревом холодильника (~ 1мин) корочка расплавляется, но тепловой поток все равно снижается за счет общего понижения температуры расплава (рис.8). Приблизительно через 10 минут, а на нижних горизонтах через 6 мин., холодильник полностью растворяется.
Рис. 6. Линии тока в обычном слитке (левая половина всех трех рисунков), с 40 мм холодильником естественнозатвердевающем слитке ( кривая 1 ), в слитке с 20 мм холодильником ( 2 ) и 60 мм холодильником ( кривая 3 ) в различные моменты времени
Рис. 7. Эпюры вертикальной компоненты скорости на 5 мин. затвердевания на 20 горизонте: 1 – обычный слиток , 2,3 и 4 с холодильниками 40, 60 и 100 мм (0 – поверхность холодильника)
Рис. 8. Изменение теплового потока от расплава к холодильнику : кривая 1 для 40 мм, 2 – 60 мм, 3 – 100- мм холодильника
За эти 5 минут существенно изменяется тепловая обстановка в расплаве (рис.6). Перегрев уже практически снят и нет условий для образований развитой вихревой структуры как в случае естественного затвердевания слитка. Вихревая структура вырождается в цепочку однонапрвленных вихрей, имеющих нисходящие потоки вблизи прикоркового слоя.
Математическое моделирование гидродинамических и теплообменных процессов в стальных слитках