Numerical simulation of the molten steel flow in the tundish of CSC machine

• Autorzy: Sowa L. , Bokota A.

Warianty tytułu

PL

Symulacja numeryczna przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia COS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mathematical and numerical simulation model of the liquid steel flow in a tundish is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with the convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature. The problem was solved by the finite element method. The one-strand slab tundish is used to casting slabs. The internal work space of the tundish was modified by flow control devices. The first device was a striker pad situated in the pouring tundish zone. The second device was a baffle with three holes. The main purpose of using these was to put barriers in the steel flow path as well as give directional metal flow upwards which facilitated inclusion floatation. The visualization of interaction of flow control devices on hydrodynamic conditions was received from numerical simulations. As a result of the computations carried out, the liquid steel flow and steel temperature fields were obtained. The influences of the tundish modifications on the velocity fields in liquid phase of the steel were estimated, because these have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia ciagłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciagłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Do rozważań wybrano jednowylewowa kadź pośrednia przeznaczona do odlewania wlewków płaskich. Przestrzeń robocza kadzi pośredniej została zmodyfikowana i zabudowana urządzeniami sterującymi przepływem ciekłej stali. Pierwszym urządzeniem był amortyzator kadzi pośredniej umieszczony w strefie jej zasilania. Drugim urządzeniem była przegroda z trzema oknami przelewowymi. Głównym celem użycia tych urządzeń było umieszczenie przeszkód na drodze przepływu stali wymuszających spokojne mieszanie cieczy metalicznej jak również ukierunkowanie płynięcia metalu w górę umożliwiające flotacyjne unoszenie wtrąceń do warstwy żużla. Wizualizacje oddziaływania zabudowy kadzi pośredniej na warunki hydrodynamiczne uzyskano na podstawie wyników otrzymanych z symulacji komputerowej przepływu ciekłej stali. W wyniku obliczeń numerycznych otrzymano pola predkości i temperatury ciekłej stali. Badano w ten sposób wpływ modyfikacji wnętrza kadzi na pola prędkości w fazie ciekłej stali, które maja istotny wpływ na jakość wlewka ciagłego odlewania.

Słowa kluczowe

EN

continuous casting; tundish; molten metal flow; numerical simulation

• 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: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 4
• Strony: 1163--1169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Sowa L.

autor

Bokota A.

• INSTITUTE OF MECHANICS AND MACHINE DESIGN, CZĘSTOCHOWA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 42-201 CZĘSTOCHOWA, 73 DĄBROWSKIEGO STR., POLAND

Bibliografia

• [1] R. Pardeshi, S. Basak, A. K. Singh, B. Basu, V. Mahashabde, S.K. Roy, S. Kumar, Mathematical modeling of the tundish of a single-strand slab caster, ISIJ International 44, 9, 1534-1540 (2004).
• [2] A. Cwudzinski, J. Jowsa, Numerical analysis of liquid steel flow structure in the one strand slab tundish with subflux turbulence controller and dam, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 297-301 (2012).
• [3] S. López-Ramırez, J. De, J. Barreto, P. Vite-Martınez, J.A. Romero Serrano, C. Duran-Valencia, Physical and mathematical determination of the influence of input temperature changes on the molten steel flow characteristics In slab tundishes, Metallurgical and Materials Transactions 35B, 957-966 (2004).
• [4] Y. Miki, B.G. Thomas, Modeling of inclusion removal in a tundish, Metallurgical and Materials Transactions 30B, 4, 639-654 (1999).
• [5] S. Liu, X. Yang, L. Du, L. Li, Ch. Liu, Hydrodynamic and mathematical simulations of flow field and temperature profile in an asymmetrical T-type single-strand continuous casting tundish, ISIJ International 48, 12, 1712-1721 (2008).
• [6] B. G. Thomas, L. Zhang, Mathematical modeling of fluid flow in continuous casting, ISIJ International 41, 10, 1181-1193 (2001).
• [7] J. Lamut, J. Falkus, B. Jurjevec, M. Knap, Influence of inclusions modification on nozzle clogging, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 319-324 (2012).
• [8] B. Zhao, B. G. Thomas, S. P. Vanka, R. J. Omalley, Transient fluid flow and superheat transport in continuous casting of steel slabs, Metallurgical and Materials Transactions 36B, 801-823 (2005).
• [9] L. Sowa, A. Bokota, Numerical model of thermal and flow phenomena the process growing of the CC slab. Archives of Metallurgy and Materials 56, 2, 359-366 (2011).
• [10] W. Piekarska, M. Kubiak, A. Bokota, Numerical simulation of thermal phenomena and phase transformations in laser-arc hybrid welded joints, Archives of Metallurgy and Materials 56, 2, 409-421 (2011).
• [11] T. Skrzypczak, E. Węgrzyn-Skrzypczak, Mathematical and numerical model of solidification process of pure metals, International Journal of Heat and Mass Transfer 55, 4276-4284 (2012).
• [12] N. Sczygiol, L. Sowa, Numerische Simulation des Anwachsens der festen Phase im Anschnittsystem einer Gießform, ZAMM 75, 507-508 (1995).
• [13] R. Parkitny, L. Sowa, Numerical simulation of solidification of casting taking into account fluid flow and heat transfer phenomena. The axisymmetrical problem, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 4, 39, 909-921 (2001).
• [14] B. Mochnacki, E. Majchrzak, Sensitivity of conti-casting process with respect to cooling conditions, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 39, 1, 129-147 (2002).
• [15] T. Telejko, Z. Malinowski, M. Rywotycki, Analysis of heat transfer and fluid flow in continuous steel casting, Archives of Metallurgy and Materials 54, 3, 837-844 (2009).