Numerical modelling of macrosegregation in heavy steel ingot

• Autorzy: Tkadlečková M. , Machovčák P. , Gryc K. , Michalek K. , Klus P.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne procesu makrosegregacji w ciężkim wlewku stalowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents new knowledge and experience from numerical modelling of macrosegregation in heavy steel ingot using ProCAST software. The main aim of numerical modelling realized under the conditions of the Department of Metallurgy and Foundry and Regional Materials Science and Technology Centre at VSB-TU Ostrava is the optimization of the production of heavy steel ingots produced in V´ITKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. Input parameters of computation were determined by the real conditions of parallel experimental casting of a 90-ton steel ingot. The input data were also verified by thermal analysis and thermography measurement. The numerical results of macrosegregation were compared with the chemical analysis evaluated in a real ingot section. According to the comparison, attention will be focused next on determination of the effect of boundary conditions of filling and solidification of the ingot on the size of macrosegregation.

PL

W artykule przedstawiono doswiadczenia i nowe informacje uzyskane o procesie makrosegregacji w wielkogabarytowym wlewku stalowym przy pomocy modelowania numerycznego z uzyciem oprogramowania ProCast. Głównym celem badan o charakterze modelowania numerycznego prowadzonych na Wydziale Metalurgii i Odlewnictwa oraz w Regionalnym Centrum Technologii i Inzynierii Materiałowej VSB-TU Ostrava jest optymalizacja produkcji wielkogabarytowych wlewków stalowych produkowanych w VITKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. Dane wejsciowe do obliczen zostały wyznaczone w oparciu o opracowana analize rzeczywistych warunków odlewania stacjonarnego 90-tonowego wlewka stalowego. Zostały one dodatkowo zweryfikowane poprzez analize termiczna i pomiary termograficzne. Wyniki obliczen numerycznych porównano z wynikami analizy chemicznej przeprowadzonej dla wlewka rzeczywistego. Uzyskane rezultaty upowazniaja do podjecia w dalszej czesci badan problematyki dotyczacej okreslenia wpływu warunków brzegowych napełniania wlewnicy i krzepniecia wlewka na wielkosc procesu makrosegregacji.

Słowa kluczowe

EN

steel; ingot; macrosegregation; ProCAST; modelling

PL

stal; wlewek; ProCAST; modelowanie; makrosegregacja

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 171--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tkadlečková M.

autor

Machovčák P.

autor

Gryc K.

autor

Michalek K.

autor

Klus P.

• Všb-Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Department of Metallurgy and Foundry, and Regional Materials Science and Technology Centre, 17. Listopadu 15/2172, Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• [1] P. Machovcak, A. Opler, M. Tkadleckova, K. Michalek, K. Gryc, V. Krutis, M. Kovac, The utilization of Numerical Modelling To optimize the Production of Heavy Forging Ingots in Vıtkovice Heavy Machinery, a.s. In: 1st International Conference on Ingot Casting, Rolling and Forging ICRF, 3.-7. Aachen, Germany (2012).
• [2] K. Janiszewski, Influence of slenderness ratios of a multi-hole ceramic filters at the effectiveness of process of filtration of non-metallic inclusions from liquid steel, Archives of metallurgy and Materials. 57, 1, 135-143 (2012).
• [3] M. Tkadleckova, K. Michalek, P. Klus, K. Gryc, V. Sikora, M. Kovác, Testing of numerical model settings for simulation of steel ingot casting and solidification. In: 20th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials METAL 2011. Brno, EU, 61-67 (2011).
• [4] N. A. Zjuban, S.I. Zuljev, Vlijanije parametrov izgotovlenija krupnych kuznecnych slitkov na formirovanije optimalnoj struktury osevoj zony. METALLURG, 12, 38-39 (2001).
• [5] N. A. Zjuban, et al. Issledovanije defektov litoj struktury osevoj zony slitkov stali 38XHNZ3MFA i ich povedenije vo vremja osadki. STAL 80, 4, 24-27 (2011).
• [6] A. N. Smirnov, Ulucsenije kacestva slitkov i zagotovok putem vibroimpulsnogo vozdejstvija pri ich zatverdevanii. STAL 66, C.4, 14-20 (1997).
• [7] V. A. Efimov, A. S. Eldarchanov, A.S. Nuradinov, Vlijanije vibracionnoj obrabotki na strukturu i svojstva slitka stali 60. STAL 71, 12, 15-17 (2002).
• [8] L. J. Nedeljkovic, V. L. Pilyushenko, A.N. Smirnov, Effect of pulsating stirring of liquid core on solidification of large steel ingots. Ironmaking steelmaking 17, 6, 414-423 (1991).
• [9] L. Hallgren, S. Takagi, A. Tilliander, Effect of nozzle type and swirl on flowe patern for initial filling conditions in the mould for up-hill terminy. STEEL RES. 78, 3, 254-259 (2007).
• [10] L. Hallgren, et al. A First Attempt to Implement a Swirl Blade in Production of Ingots. ISIJ INTERNATIONAL 50, 12, 1763-1769 (2010).
• [11] P. G. Joensson, A. Tilliander, S. Yokoya, Z. Zhang, A numerical study of swirl blade effects in uphill teemingcasting. ISIJ INT. 50, C.12, 1756-1762 (2010).
• [12] T. Telejko, M. Karbowniczek, W. Bialowas, Symulacja numeryczna procesu krzepniecia wlewkow kuziennych w formach chlodzonych woda. Metalurgia i odlewnictwo 16, 2, 274-295 (1990).
• [13] M. Tkadleckova, K. Gryc, L. Socha, K. Michalek, P. Klus, P. Machovcak, Comparison of numerical results with thermography measurement. In: 21st International Conference on metallurgy and Materials METAL 2012, Brno, Czech Republic, EU. 59-65 (2012).
• [14] M. Tkadleckova, K. Gryc, P. Machovcak, P. Klus, K. Michalek, L. Socha, M. Kovac, Setting a Numerical Simulation of Filling and Solidification of Heavy Steel Ingots Based on Real Casting Conditions. MATERIALI IN TECHNOLOGIJE 46, 4, 399-402 (2012).
• [15] M. Tkadleckova, K. Gryc, K. Michalek, P. Klus, L. Socha, P. Machovcak, M. Kovac, Verifikace vlivu okrajov´ych parametru litı ocelovych ingotu na velikost objemovych vad. Hutnicke listy, LXV, 2, 3-7 (2012).
• [16] M. Kovac, Large castings - INGOT. ProCAST 2010. User Guide (2011).
• [17] ProCAST 2009, Release Notes & Installation Guide. ESI Group (2009).
• [18] B. Smetana, S. Zla, M. Zaludova, J. Dobrovska, P. Kozelsky, Application of High Temperature DTA to Micro-Alloyed Steels. Metalurgija, 51, 1, 121-124 (2012).
• [19] K. Gryc, B. Smetana, K. Michalek, V. Sikora, M. Tkadleckova, S. Zla, M. Zaludova, J. Dobrovska, Connection of basic and applied research in the field of thermo-physical study of the properties of steels, slag and ferro-alloys In: 20th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials: METAL 2011. Brno, EU, 125-131 (2011).
• [20] ProCAST User Guide 2009 - macrosegregation in ProCAST. JGU, ESI US R&D, Columbia, Maryland.
• [21] P. Machovcak, A. Opler, Z. Carbol, A. Trefil, K. Merta, J. Zaoral, M. Tkadleckova, K. Michalek, In: 21st International Conference on metallurgy and Materials METAL 2012, Brno, Czech Republic, EU. 53-58 (2012).