Analiza wpływu modyfikacji wylewu osłonowego na hydrodynamikę ciekłej stali w jednowylewowej kadzi pośredniej

• Autorzy: Suchan Hanna

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2022.2.3

Warianty tytułu

EN

Analysis of impact of ladle shroud modification on liquid steel hydrodynamics in one-strand tundish

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kadź pośrednia stanowi bardzo ważny element stanowiska COS (Ciągłego Odlewania Stali). Zabudowa jej przestrzeni roboczej, poprzez stosowanie m.in. urządzeń sterujących przepływem (USP), tj. przegrody czy inhibitory turbulencji, pozwala wpływać na hydrodynamikę przepływającej przez nią ciekłej stali. Urządzeniem kierującym przepływem może być również wylew osłonowy. Niniejsza praca ma na celu określenie wpływu nowego wylewu osłonowego wyposażonego w trzy otwory umieszczone w dnie kopuły znajdującej się na końcu wylewu, uwzględniając symetrię ułożenia otworów względem osi wzdłużnej kadzi oraz głębokość zanurzenia wylewu w kąpieli metalowej. W tym celu wykonano analizę zachowania ciekłej stali w kadzi pośredniej biorąc pod uwagę udział poszczególnych rodzajów przepływów oraz określono wpływ zmodyfikowanego wylewu osłonowego na masę wlewka ciągłego o przejściowym składzie chemicznym otrzymanego podczas sekwencyjnego odlewania dwóch różnych gatunków stali. W wyniku zastosowania jednego z zaproponowanych wylewów możliwe jest zmniejszenie udziału strefy stagnacyjnej o ponad 4,5% w stosunku do strefy uzyskanej w wyniku użycia prostego wylewu osłonowego w wariancie bazowym. Dodatkowo zastosowanie wylewów o zmodyfikowanej przestrzeni roboczej powoduje redukcję średnich prędkości ciekłej stali maksymalnie o 0,008 m/s (wyjątkiem jest wariant 3).

EN

Tundish is a very important device at the CSC (Continuous Steel Casting) process. Construction of its workspace, by using flow control devices (FCD), such as dams or turbulent inhibitors, has an impact on liquid steel hydrodynamics. One of the FCD is also a ladle shroud (LS). The purpose of the following article is to determine the impact of new construction of ladle shroud equipped with three outlets located at the bottom of special dome, including symmetry of the outlets arrangement and its immersion depth in the metal bath. For this purpose, analysis of liquid steel behaviour in tundish was carried out. Hydrodynamic conditions and slab masses with mixed chemical composition casted during sequential casting were determined. As a result of use of one of the proposed LS, it is possible to reduce the share of stagnant flow by more than 4,5% compared to this type of flow obtained as a result of using a straight LS in the base variant. Additionally, the use of LS with modified working space reduces the average liquid steel velocity by a maximum of 0,008 m/s (except variant 3).

Słowa kluczowe

PL

wylew osłonowy; jednowylewowa kadź pośrednia; symulacje numeryczne; warunki hydrodynamiczne; liczba Re; proces COS

EN

ladle shroud; one-strand tundish; numerical simulations; hydrodynamic conditions; Reynolds number; continuous steel casting process

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 89, nr 2
• Strony: 19--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Suchan Hanna

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Metalurgii i Technologii Metali

• https://orcid.org/0000-0002-1722-1198

Bibliografia

• [1] Jowsa J. 2008. „Inżynieria procesów kadziowych w metalurgii stali”. Politechnika Częstochowska, Częstochowa.
• [2] Sahai Y., Emi T. 2008. “Tundish technology for clean steel production”. World Scientific, Hackensack.
• [3] Chakraborty S., Sahai Y.1992. “Effect of Holding Time and Surface Cover in Ladles on Liquid Steel Flow in Continuous Casting Tundishes”. Metallurgical Transactions 23B: 153-167.
• [4] Cwudziński A. 2015. “Numerical, Physical, and Industrial Studies of Liquid Steel Chemical Homogenization in One Strand Tundish with Subflux Turbulence Controller”. Steel Research International 86 (9): 972-983.
• [5] Cwudziński A. 2014. “Numerical, Physical, and Industrial Experiments of Liquid Steel Mixture in One Strand Slab Tundish with Flow Control Devices”. Steel Research International 85 (4): 623–631.
• [6] Cwudziński A. 2014. “Numerical and Physical Modeling of Liquid Steel Active Flow in Tundish with Subflux Turbulence Controller and Dam”. Steel Research International 85 (5): 902–917.
• [7] Cwudziński A. 2018. “Mathematical simulation and water modelling of liquid steel interaction with an argon bubble curtain in a one-strand continuous casting tundish”. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 118: 545-554.
• [8] Delgado Ramirez O. S., Torres Alonso E., Ramos Banderas J. A., Arreola Villa S. A., Hernandez Bacanegra C. A., Tellez Martinez J. S. 2018. “Thermal and fluid-dynamic optimization of a five strand asymmetric delta shaped billet caster tundish”. Steel Research International 89 (3).
• [9] He F., Zhang L., Xu Q. 2016. “Optimization of flow control devices for a T-type five-strand billet caster tundish: water modeling and numerical simulation”. China Foundry 13 (30): 166-175.
• [10] Jha P. K., Rao P. S., Dewan A. 2008. „Effect of height and position of dams on inclusion removal in a six strand tundish”. Iron and Steel Institute of Japan International 48 (2): 154-160.
• [11] Merder T., Jowsa J., Bogusławski A. 2005.„The analysis of the conditions of steel flow in the tundish performed by a numerical method”. Archives of Metallurgy and Materials 50 (4): 933-953.
• [12] Morales-Higa K., Guthrie R. I. L., Isac M., Morales R. D. 2013. “Ladle shroud as a flow control device for tundish operations”. Metallurgical and Materials Transactions 44B: 63-79.
• [13] Sahai Y., Emi T. 1996. “Melt Flow Characterization in Continuous Casting Tundishes”. ISIJ International 36 (6): 667-672.
• [14] Sahai Y., Ahuja R. 1986. “Fluid flow and mixing of melt in steel making tundishes.” Ironmaking and Steelmaking 13 (5): 241-247.
• [15] Solorio-Diaz G., Davila-Morales R., Barreto-Sandoval J.D.J., Vergara-Hernandez H. J., Ramos-Banderas A., Galvan S. R. 2013. “Numerical modelling of dissipation phenomena in a new ladle shroud for fluidynamic control and its effect on inclusions removal in a slab tundish”. Steel Research International 85 (5): 863-874.
• [16] Solorio-Diaz G., Morales R. D., Palafax-Ramos J., Garcia-Demedices L., Ramos-Banderas A. 2004. “Analysis of fluid flow turbulence in tundishes fed by a swirling ladle shroud”. Iron and Steel Institute of Japan International 44 (6): 1024-1032.
• [17] Solorio-Diaz G., Morales R.D., Palafox-Ramos J., Ramos-Banderas A. 2005. “Modeling the effects of a swirling flow on temperature stratification of liquid steel and flotation of inclusions in a tundish”. Iron and Steel Institute of Japan International 45 (8): 1129-1137.
• [18] Solorio-Diaz G., Ramos-Banderas A., Barreto J. de J., Morales R. D. 2009. “Modeling study of turbulent flow effect on inclusion removal in a tundish with swirling ladle shroud”. Steel Research International 80 (3): 223-234.
• [19] Sowa L. 2015. “Effect Of Steel Flow Control Devices On Flow And Temperature Field In The Tundish Of Continuous Casting Machine”. Archives of Metallurgy and Materials 60 (2): 843-847.
• [20] Suchan H., Cwudziński A. 2022. “Influence of multihole ladle shroud construction on the liquid steel flow in the one-strand tundish during CSC process”. Archives of Metallurgy and Materials 67 (3): 1151-1160.
• [21] Tripathi A., Ajmani S.K. 2011. “Effect of shape and flow control devices on the fluid flow characteristics in three different industrial six strand billet caster tundish”. Iron and Steel Institute of Japan International 51 (10): 1647-1656.
• [22] Wang G., Yun M., Zhang C., Xiao G. 2015. “Flow mechanism of molten steel in a single-strand slab caster tundish based on the Residence Time Distribution curve and data”. Iron and Steel Institute of Japan International 55 (5): 984-992.
• [23] Warzecha P., Hutny A.M., Warzecha M., Merder T., 2016. “Optimization of steel flow in the tundish by modyfying its working area”. Archives of Metallurgy and Materials 61 (4): 2071-2078.
• [24] Zhang H., Fang Q., Deng S., Liu C., Ni H. 2019. “Multiphase flow in a five-strand tundish using trumpet ladle shroud during steady-state casting and ladle change-over”. Steel Research International 90 (3).
• [25] Zhang J., Li J., Yan Y., Chen Z., Yang S., Zhao J., Jiang Z. 2016. “A Comparative Study Of Fluid Flow And Mass Transfer In A Trumpet-Shaped Ladle Shroud Using Large Eddy Simulation”. Metallurgical Materials Transaction B 47 (1): 495-507.
• [26] Zhang J., Yang S., Li J., Yang W., Wang Y., Guo X. 2015. “Large eddy simulation on flow structure in a dissipative ladle shroud and a tundish”. Iron and Steel Institute of Japan International 55 (8): 1684-1692.
• [27] Zhang L. 2005. “Fluid Flow, Heat Transfer And Inclusion Motion in a Four-Strand Billet Continuous Casting Tundish”. Steel Research International 76 (11): 784-796.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).