Symulacja komputerowa krzepnięcia stopów miedzi w krystalizatorze ciągłego, poziomego odlewu taśm o przekroju 16 x 408 mm

• Autorzy: Podsiadło K. , Mazur A. , Malec W. , Cwolek B.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation of copper alloys solidification in a mould during continuous horizontal casting of strips 16 x 408 mm in cross-section

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Potrzeba zwiększenia zdolności produkcyjnych wiąże się często z koniecznością wydatków inwestycyjnych. Często jednak posiadane linie technologiczne mają rezerwy wytwórcze. Zwiększenie wydajności urządzeń linii ciągłego odlewania (LCO) wiąże się z ryzykiem awarii i wycieku metalu poza krystalizator. Dla sprawdzenia możliwości zwiększenia wydajności, autorzy dokonali badań symulacyjnych metodą MES. Analizowano zwiększenie prędkości odlewania z 97 do 115 mm/min. Na podstawie otrzymanych wyników dokonano weryfikacji opracowanego modelu i następnie przeprowadzono próby odlewania ze zwiększoną wydajnością. W trakcie prób zostały przeprowadzone pomiary temperatury w krystalizatorze oraz pomiary termowizyjne. Otrzymane wyniki prób potwierdziły dokładność wykonanych obliczeń i były podstawą do wprowadzenia zwiększonej wydajności odlewania analizowanego stopu.

EN

The production capacity increase requires often specific investment outlays. On the other hand, the technological lines owned usually have some productivity reserves. However, there is a risk that increase of the casting rate may cause failure of the continuous casting line and metal leakage outside the mould. This investigation was aimed to analyze possibility of the increase of a rate of casting CuSn6 brass, which is characterized by poor hot-working properties, using the MES method based computer simulation. The modelling process was performed using the CalcoMOS program. This software is applicable to model solidification process and other phenomena related to fluid flow or heat transfer. The model-based study of the CuSn6 brass casting process was made assuming casting rate increase whereas other process parameters remained unchanged. The casting rate increase from 97 to 115 mm/min was analyzed. As a result of computer simulation, theoretical distribution of solidifying metal temperature within a mould cavity and corresponding distribution of a liquid and solid phases have been obtained. Based on the results obtained it was concluded that the casting rate increase creates no threats for the process. In order to validate simulation results and to introduce corrections to the model assumed through reverse simulation, the data obtained from calculations were compared with the results of real temperature measurements. Verification of the assumed model was made and next, casting tests at the increased rate were performed. During casting campaign with the investigated CuSn6 brass, comparative tests were made using two casting rates: 97 mm/min (used at present) and the increased rate of 115 mm/min. For each rate, temperature of a liquid metal was measured when entering the mould, inside the mould (80 mm from the fore-part) and when leaving the mould, and temperature distribution measurements were made using thermal imaging instrumentation. The thermo-vision measurements showed some temperature scatter at the strip edges. It was found that at higher casting rate of 115 mm/min temperature scatter at the strip surface is greater, reaching about 69 °C, whereas at 97 mm/min it is about 3 °C. Temperature in the middle of a strip was also higher, by about 34 °C. Results of thermo-vision examination appeared to be in good agreement with simulation results. The tests carried out confirmed good accuracy of the calculations and based on them, it was decided to perform subsequent casting campaigns with the alloy under investigation at the increased casting rate.

Słowa kluczowe

PL

symulacja komputerowa; krzepnięcie; stopy miedzi; krystalizator; odlewanie; odlewanie ciągłe poziome; taśma

EN

computer simulation; solidification; copper alloys; mould; casting; continuous horizontal casting; strip

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 49, nr 8
• Strony: 380--385
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Podsiadło K.

• Walcownia Metali Nieżelaznych Sp. z o.o., Gliwice

autor

Mazur A.

• Instytut Metalurgii Żelaza, Gliwice

autor

Malec W.

• Instytut Metalurgii Żelaza, Gliwice

autor

Cwolek B.

• Instytut metali Nieżelaznych Gliwice

Bibliografia

• 1. CalCOMoft-2D User Manuał; Lausanne Switzerland 2002.
• 2. www.calcom.ch
• 3. Mazur A.: Przewidywanie możliwości powstawania i rozwoju pęknięć powierzchniowych i na krawędzi wlewka odlewanego w sposób ciągły; Przegląd Odlewnictwa2003, t. 23, nr 10.
• 4. Mochnacki B., Suchy J. S.: Modelowanie i symulacja krzepnięcia odlewów. Wydaw. Nauk. PWN, Warszawa 1993.
• 5. Majchrz.ak E., Mochnacki B.: Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy. Wydaw. Polit. SI., Gliwice 1996.