Modelowanie numeryczne wymiany masy, ciepła i pędu podczas ciągłego odlewania stali i w procesach metalurgii pozapiecowej

• Autorzy: Jowsa J. , Derda W. , Warzecha M. , Merder T. , Cwudziński A. , Staniewski I.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of the mass, heat and momentum transfer during continuous casting of steel and in the ladle metallurgy processes

• Konferencja: VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa: "Nowe Technologie i Osiągnięcia w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej" (Częstochowa 2006, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jakość wytwarzanych wyrobów stalowych w dużym stopniu determinowana jest czystością metalurgiczną oraz strukturą pierwotną półproduktu (wlewki, kęsy lub kęsiska). Poznanie mechanizmu ruchu stali i dynamiki procesów mieszania oraz wypływania i flotacji wtrąceń niemetalicznych, a także krzepnięcia wlewka ciągłego, wymaga szczegółowych badań teoretycznych i empirycznych. W ramach badań teoretycznych podjęto działania mające na celu opracowanie modeli matematycznych, a następnie na ich podstawie, symulację komputerową istotnych zjawisk zachodzących podczas realizacji procesów metalurgicznych. Przedmiotem badań procesu kadziowego było określenie stopnia homogenizacji chemicznej i termicznej stali w zależności od warunków iniekcji gazu (argonu) oraz ilości i własności dodatków stopowych. Dla procesów ciągłego odlewania z użyciem wielootworowych kadzi pośrednich określono pola rozkładu prędkości, kinetycznej energii turbulencji oraz temperatury stali w trakcie procesu odlewania. Ponadto otrzymano charakterystyki tzw. czasu przebywania w postaci krzywych RTD. Przeanalizowano wpływ warunków odlewania na rozkład pól prędkości oraz temperatur wewnątrz wlewka ciągłego w strefe krystalizatora. Na tej podstawie wyznaczono położenie frontu krzepnięcia stali. Przeanalizowano również wpływ głębokości zanurzenia wylewu SEN (Submerged Entry Nozzle) na czas przebywania wtrąceń niemetalicznych w ciekłej stali oraz oceniono możliwość ich fotacji i przechwytywania przez żużel znajdujący się na powierzchni stali.

EN

The quality of manufactured steel products is determined to a large extent by the metallurgical purity and primary structure of semi-f-nished product (such as ingots, billets or slabs). The service properties of steel depend on numerous process variables and are formed largely at the last stages of the technological process. Understanding the steel motion mechanism and agitation process dynamics and non-metallic inclusion fowing out and fotation, as well as the solidifcation of the continuous casting, requires detailed theoretical and empirical studies. In the framework of theoretical studies, activities were undertaken with the aim of developing mathematical models and then, while building on these models, performing computer simulation of essential phenomena taking place during carrying out of metallurgical processes. The objective of examination of the ladle process was to determine the degree of chemical and thermal homogenization of steel depending on the conditions of gas (argon) injection and on the amount and properties of alloy additions. For continuous casting processes using multi-nozzle tundishes, the distribution felds of velocity, kinetic energy of turbulence and steel temperature during the course of the casting process were determined. In addition, the characteristics of residence time distribution have been obtained in the form of RTD curves. The infuence of casting conditions on the distribution felds of velocity and temperatures within the continuous casting mould zone was analyzed. On this basis, the location of the steel crystallization front was determined. Also, the effect of the immersion depth of the SEN on the time of residence of non-metallic inclusions in the liquid steel was analyzed, and the possibility of non-metallic inclusion fotation and capturing by slag occurring on the steel surface was assessed.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie matematyczne; przepływ cieczy; czas mieszania; piec kadziowy; kadź pośrednia; krystalizator; krzepnięcie; wtrącenia niemetaliczne

EN

fluid flow; mixing time; ladle metallurgy furnace; tundish; mould; solidification; non-metallic inclusions; mathematical modelling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 73, nr 6
• Strony: 252--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Jowsa J.

autor

Derda W.

autor

Warzecha M.

autor

Merder T.

autor

Cwudziński A.

autor

Staniewski I.

• Jowsa, J. - Politechnika Częstochowska, Katedra Ekstrakcji i Recyrkulacji Metali; al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• 1. Warzecha M.: Mieszanie gazem i homogenizacja chemiczna stali w piecu kadziowym – praca doktorska, Politechnika Częstochowska, 2006
• 2. Merder T., Jowsa J., Warzecha M.: Verification of the numerical simulation of liquid steel flow in continuous casting tundish.1st International Conference “STEELSIM 2005”, Brno, Czechy, październik 2005, pp. 593–598
• 3. Jowsa J., Merder T., Warzecha M.: Charakterystyki mieszania podczas odlewania stali przy użyciu sześciowylewowej kadzi pośredniej. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, Nr 6–7, 2005, s. 377–382
• 4. Cwudziński A., Jowsa J.: Przepływ stali w kadzi pośredniej z wbudowanym podstrumieniowym regulatorem turbulencji, Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2006, nr 1, s. 7–10
• 5. Staniewski I., Derda W.: Application of the CFD computing technique to numerical modelling of the continuous steel casting process, Archives of Metallurgy and Materials, 2005, Vol. 50, Issue 4, pp. 855–868
• 6. Staniewski I., Derda W., Jowsa J.: Influence of the Submerged Entry Nozzle (SEN) Depth on Non-Metallic Inclusions Residence Time in the Aluminium Killed Steel, 22. celostátni konference se zahranični účasti, 2006, pp. 85–90
• 7. Staniewski I., Derda W., Jowsa J., Janik M.: Analiza numeryczna przepływu ciekłej stali w strefie krystalizatora COS, XIII Konferencja Informatyka w Technologii Metali, KomPlasTech 2006, s. 133–138