Method for Determining the Time Constants Characterizing the Intensity of Steel Mixing in Continuous Casting Tundish

• Autorzy: Pieprzyca J. , Merder T. , Jowsa J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0039

Warianty tytułu

PL

Metoda wyznaczania stałych czasowych charakteryzujących intensywność mieszania się stali w kadzi pośredniej urządzenia COS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A common method used in identification of hydrodynamics phenomena occurring in Continuous Casting (CC) device's tundish is to determine the RTD curves of time. These curves allows to determine the way of the liquid steel flowing and mixing in the tundish. These can be identified either as the result of numerical simulation or by the experiments - as the result of researching the physical models. Special problem is to objectify it while conducting physical research. It is necessary to precisely determine the time constants which characterize researched phenomena basing on the data acquired in the measured change of the concentration of the tracer in model liquid's volume. The mathematical description of determined curves is based on the approximate differential equations formulated in the theory of fluid mechanics. Solving these equations to calculate the time constants requires a special software and it is very time-consuming. To improve the process a method was created to calculate the time constants with use of automation elements. It allows to solve problems using algebraic method, which improves interpretation of the research results of physical modeling.

PL

Powszechnie stosowaną metodą w identyfikacji zjawisk hydrodynamicznych, zachodzących w kadzi pośredniej urządzenia COS, jest wyznaczanie krzywych czasu rezydencji RTD. Krzywe te umożliwiają określenie sposobu przepływu i mieszania się ciekłej stali w kadzi pośredniej. Mogą one być wyznaczane zarówno metodami numerycznymi jak i w sposób eksperymentalny, jako wynik badań na modelach fizycznych. Szczególny problem stanowi ich obiektywizacja w przypadku badań fizykalnych. Konieczne jest wówczas precyzyjne wyznaczenie stałych czasowych charakteryzujących badane zjawiska na podstawie danych uzyskanych z pomiaru zmiany stężenia znacznika w objętości cieczy modelowej. Matematyczny opis wyznaczonych krzywych opiera się na złożonych równaniach różniczkowych, sformułowanych w teorii mechaniki płynów. Rozwiązywanie tych równań, w celu wyznaczenia wspomnianych stałych czasowych, wymaga specjalistycznego oprogramowania oraz jest czasochłonne. Aby usprawnić ten proces opracowano sposób wyznaczania stałych czasowych z wykorzystaniem metody elementów automatyki. Umożliwia ona rozwiązywanie problemu metodami algebraicznymi, co zdecydowanie usprawnia interpretację uzyskiwanych wyników badań modelowania fizycznego.

Słowa kluczowe

EN

physical modelling; flow of fluids; RTD curves

PL

modelowanie fizyczne; przepływ płynów; krzywe RTD

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 245--249
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Pieprzyca J.

• Silesian University of Technology, Institute of Metals Technology, 8 Krasinskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Merder T.

• Silesian University of Technology, Institute of Metals Technology, 8 Krasinskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Jowsa J.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Department of Metals Extraction and Recir-Culation, 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] K. Jeżowiecka-Kabsch, H. Szewczyk, Mechanika płynów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.
• [2] J. Jowsa, Inżynieria procesów kadziowych w metalurgii stali, Wyd. Pol. Czest., Częstochowa 2008.
• [3] R. D. Morales, J. J. Barreto, S. Lopez-Ramirez, J. Palafox-Ramos, D. Zacharias, Metal. and Mater. Trans. B 31B, 1505-1532 (2000).
• [4] T. Merder, A. Bogusławski, J. Jowsa, Archives of Metallurgy And Materials 50, 4, 933-953 (2005).
• [5] T. Merder, J. Pieprzyca, Metalurgija 50, 4, 223-226 (2011).
• [6] T. Merder, M. Warzecha, Metall. Mater. Trans. B 43B, 4, 856-868 (2012).
• [7] C. Y. Wen, L. T. Fan, Models for flow systems and chemical reactions, Dekker, New York 1975.
• [8] E. B. Nauman, B. A. Buffham, Mixing in Continuous Flow System. John Wiley & Sons, New York 1983.
• [9] T. F. Irvine, M. Capobiancji, New-Newtonian flow. The CRC Handbook of Thermal Engineering, ed. Kreith R. CRC Press, Boca Raton 2000.
• [10] O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering. John Wiley & Sons, Inc., New York 1999.
• [11] J. Szekely, O. J. Illegbussi, The physical and mathematical mod-eling of tundish operations, Springer-Verlag, Berlin 1989.
• [12] Y. Sahai, T. Emi, Journal of the Iron & Steel Institute of Japan International 36, 6 667-678 (1996).
• [13] T. Merder, J. Pieprzyca, Steel Res. Int. 83, 11, 1029-1038 (2012).
• [14] M. Warzecha, T. Merder, H. Pfeifer, J. Pieprzyca, Steel Research Int. 81, 11, 987-993 (2010).
• [15] K. Michalek, K Gryc, M. Tkadlečková, D. Bocek, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 291-296 (2012).
• [16] J. H. Zong, K. W. Yi, J. K. Yoon, ISIJ Int. 39, 2, 139-148 (1999).
• [17] A. Aguiler-Corona, R. D. Moreles, M. Diaz-Cruz, J. Palafox-Ramos, Steel Research Int. 73, 10, 438-444 (2002).
• [18] T. Merder, Archives of Metallurgy And Materials 58, 4, 1111-1117 (2013).
• [19] J. Pieprzyca, Z. Kudliński, Matematyczne i fizyczne modelowanie zjawisk w procesach technologicznych, Wyd. Pol. Śl., Katowice 2006.
• [20] S. Singh, S. C. Koria, Ironmaking and Steelmaking 20, 3, 221-230 (1993).
• [21] Y. Sahai, T. Emi, ISIJ Int. 36, 6, 667-672 (1996).
• [22] S. C. Koria, S. Singh, ISIJ Int. 34, 10, 784-793 (1994).
• [23] Y. Sahai, R. Ahuja, Ironmaking and Steelmaking 13, 5, 241-247 (1986).
• [24] S. Lopez-Ramirez, J. Palafox-Ramos, R. D. Morales, M. A. Barron-Meza, M. V. Toledo, Steel Res. Int. 69, 10-11, 423-428 (1998).
• [25] M. Chwiej, Zastosowanie rachunku operatorowego do obliczeń wytrzymałościowych, Wydawnictwa Czasopism Technicznych NOT, Warszawa 1963.
• [26] J. Pieprzyca, Z. Kudliński, Sesja Naukowa Nowe Technologie i Osiągnięcia w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Częstochowa, 182-187 (2000).
• [27] S. Skoczowski, Technika Regulacji Temperatury, Systemy Regulacji, Regulatory przemysłowe, Miesięcznik Naukowo-Techniczny Pomiary Automatyka Kontrola, Warszawa 2000.
• [28] J. Mikulski, Podstawy automatyki - liniowe układy regulacji, Skrypt uczelniany nr 1372, Wyd. Pol. Śl., Gliwice 1987.