Influence of the arc of strand corner on the stress and strain development in the continuous casting ingot

• Autorzy: Cebo-Rudnicka A. , Malinowski Z. , Hadała B.

Warianty tytułu

PL

Wpływ promienia naroża pasma na rozwój naprężeń i odkształceń we wlewkach odlewanych w linii COS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Formation of surface and internal cracks during solidification and cooling of steel while continuous casting process depends on stress and strain development in the strand. Stress and strain development depends on many factors. The most important are cooling parameters, strand shape, arc of casting machine, casting speed and chemical composition of steel. All these factors have influence on the stress and strain field and may cause the failures formation. In these case prediction of crack formation is a very important problem in the design of the continuous casting technology. The effect of the arc of strand corner on the strain and stress development in the continuously casted ingot and on the possibility of cracks formation has been investigated. The analysis has been performed on the ground of numerical calculations for selected fracture criterions and two different arc of strand corner. Finite element method has been employed to compute the stress and strain field in the whole continuous casting line. The thermal stresses have been calculated for the strand temperature determined from the three dimensional steady solution to the heat transport equation. Heat of solidification has been included in the finite element model. The thermal strains and stresses which result from nonuniform temperature field were computed and coupled with the strains and stresses caused by bending and unbending of the strand.

PL

Powstawanie pęknięć na powierzchni wlewków odlewanych w sposób ciągły w istotny sposób ogranicza wydajność urządzeń lub przyczynia się do obniżania jakości odlewanych wyrobów. Wpływ na powstawanie pęknięć ma wiele czynników. Do najważniejszych należy zaliczyć: kształt przekroju poprzecznego pasma, promień łuku maszyny do ciągłego odlewania, prędkość odlewania i skład chemiczny stali. Wymienione czynniki wpływają na rozwój naprężeń i odkształceń w odlewanej stali. Dążenie do zwiększania prędkości odlewania wymusza stosowanie intensywnych metod chłodzenia powierzchni wlewków ciągłych. Powstające duże gradienty temperatury skutkują znacznymi naprężeniami cieplnymi. Szczególnie trudne jest odlewanie wlewków z zaokrąglonymi narożami. Taki typ wlewków 0promieniu zaokrąglenia naroży około 15-20 mm jest poszukiwany przez producentów wyrobów walcowanych długich. Ze względu na pękanie zaokrąglonych naroży wlewków, stosuje się bardzo małe promienia zaokrąglenia od 3 do 5 mm. Dotychczas nie wyjaśniono dlaczego zwiększenie promienia naroża sprzyja powstawaniu pęknięć.   Do  obliczeń  naprężeń i odkształceń wlewków ciągłych zastosowano poprawione modele cieplne mechaniczne. W obliczeniach pola temperatury uwzględniono ciepło krzepnięcia stali  i poprawiono dokładność  symulacji poprzez uwzględnienie w algorytmach numerycznych bilansu ciepła pasma. W obliczeniach pola naprężeń uwzględniono zarówno naprężenia cieplne jak i naprężenia powodowane wyginaniem pasma na łuku maszyny COS.  Wyniki  symulacji potwierdziły wzrost  wartości  wybranych  kryteriów  pękania w przypadku wlewków ciągłych o promienia naroża 16 mm w stosunku do wlewków o promieniu naroża 6 mm.

Słowa kluczowe

EN

continuous casting; crack formation; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 343--349
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Cebo-Rudnicka A.

autor

Malinowski Z.

autor

Hadała B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science Department of Heat Engineering and Environment Protection Mickiewicza30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• rimacombe, J.K., Sorimachi, K., 1977, Crack formation in the continuous casting of steel. Metallurgical and Materiale Transactions B, 8 (2) 489-505.
• Cebo-Rudnicka, A., Malinowski, Z., Gołdasz, A., Hadała, В.. 2010 a, The selected crack criterions sensitivity to the arc changing of the continuous casting machine, 19th International Metallurgical and Materials Conference Metal'10, Roznov pod Radhostem, CD ROM.
• Cebo-Rudnicka, A., Malinowski, Z., Gołdasz, Rywotycki, M., 2010 b, Zastosowanie kryteriów pękania do analizy po-wstawania pęknięć wlewka ciągłego, Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 77 (11), 646-649.
• Gzieło, A., 2006, System zapewniania jakości wlewków ciągłych płaskich stali węglowej, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• Gołdasz, A., Malinowski, Z., Cebo-Rudnicka, A., Hadała, В., 2010, Wpływ promienia łuku na powstawanie naprężeń i odkształceń we wlewku odlewanym w sposób ciągły. Hutnik   Wiadomości Hutnicze, 77 (4), 186-191.
• Hadała, В., Malinowski, Z., 2009, Accuracy of the finite element solution to steady convection-diffusion heat transport equation in continuous casting problem, Computer Methods in Materials Science, 9 (2), 302-307.
• Kim, K.-H., Yeo, T.-J., Oh, K.H., Lee, D.N., 1996, Effect of carbon and sulfur in continuously cast strand on longitudinal surface cracks, ISIJ International, 36 (3), 284-289.
• Liu, B.C., Kang, J.W., Xiong, S.M., 2001, A study on the numerical simulation of thermal stress during the solidification of shaped castings, Science and Technology of Advanced Materials, 2, 157-164.
• Thomas, B.G., 2001, Modeling of the continuous casting of steel - past, present and future, Proc. 59th Electric Furnace Conf., Pheonix, Iron & Steel Society, 3-30.
• Wang, Y.-Ch, Li D.-Y, Peng, Y.-H. Zhu L.-G., 2007, Computational modeling and control system of continuous casting process, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 33, 1-6.