Effect of nozzle outlet angle on flow and temperature field in a slab continuous casting mould

• Autorzy: Sowa L.

Warianty tytułu

PL

Wpływ kąta wypływu dyszy na pole prędkości i temperatury w krystalizatorze ciągłego odlewania wlewków płaskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mathematical and numerical simulation model of the growth of the solid metal phase within a continuous cast slab is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with the convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature and the solid phase volume fractions in the mushy zone. The problem was solved by the finite element method. A numerical simulation of the cast slab solidification process was made for different cases of continuous casting mould pouring by molten metal. The effect of nozzle outlet angle on the velocity fields in liquid phase and the solid phase growth kinetics of the cast slab were investigated, because these magnitudes have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej we wlewku ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań pędu i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Analizie poddano krystalizator o przekroju prostokątnym. Symulacje numeryczne procesu krzepnięcia wlewka wykonano dla różnych wariantów doprowadzenia ciekłego metalu do krystalizatora (różne kąty wypływu strumienia ciekłego metalu z dyszy wylewu zanurzonego). Badano wpływ zalewania krystalizatora na pole prędkości w fazie ciekłej i kinetykę narastania fazy stałej wlewka ciągłego odlewania.

Słowa kluczowe

EN

solidification process; continuous casting; molten metal flow; numerical simulation

PL

proces krzepnięcia; odlewanie ciągłe; ciekły metal; symulacja numeryczna

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, iss. 2 spec.
• Strony: 199--202
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Sowa L.

• Institute of Mechanics and Machine Design, Częstochowa University of Technology, 73 Dąbrowskiego str. 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] A. Fic, A.J. Nowak, R. Bialecki, Heat transfer analysis of the continuous casting process by the front tracking BEM, Engineering Analysis with Boundary Elements, vol. 24, (2000) 215–223.
• [2] S. Louhenkilpi, M. Makinen, S. Vapalahti, T. Raisanen, J. Laine, 3D steady state and transient simulation tools for heat transfer and solidification in continuous casting, Materials Science and Engineering, A413-414, (2005) 135-138.
• [3] L. Sowa, Numerical analysis of solid phase growing in a continuous steel caster, ZAMM, vol. 76, (1996) 491-492.
• [4] S.K. Choudhary, D. Mazumdar, Mathematical modelling of transport phenomena in continuous casting of steel, ISIJ International, vol. 34, No. 7 (1994) 584-592.
• [5] B.G. Thomas, L. Zhang, Mathematical modelling of fluid flow in continuous casting, ISIJ International, vol. 41, No. 10 (2001) 1181–1193.
• [6] A. Bokota, L. Sowa, Numerical modelling of solidification of the cast slab at the beginning of continuous casting process, Acta Metallurgica Slovaca, vol. 8, No. 2 (2002) 245-249.
• [7] W. Kapturkiewicz, A. A Burbelko, Modelling of semicontinuous and continuous casting of steel with using of own and professional programs, Archives of Foundry, vol. 1, No. 2 (2001) 185-192 (in Polish).
• [8] B. Zhao, B.G. Thomas, S.P. Vanka, R.J. Omalley, Transient fluid flow and superheat transport in continuous casting of steel slabs, Metallurgical and Materials Transactions B, vol. 36, (2005) 801-823.
• [9] B. Mochnacki, J.S. Suchy, Numerical methods in computations of foundry processes, Polish Foundrymen’s Technical Association, Krakow 1995.
• [10] L. Sowa, N. Sczygiol, Computer simulation of the filling and solidification of a gravity die casting, Solidification of Metals and Alloys, vol. 2, No. 44 (2000) 329-334.
• [11] T. Telejko, Z. Malinowski, M. Rywotycki, Analysis of heat transfer and fluid flow in continuous steel casting, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 54, No. 3 (2009) 837-844.