Numerical Investigation of the Hydrodynamic Conditions in A Multi-Strand Cc Tundish with Closed Outlets

• Autorzy: Merder T.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0150

Warianty tytułu

PL

Numeryczne badania hydrodynamiki przepływu w wielowylewowej kadzi pośredniej z zamkniętymi wylewami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In industrial conditions there are situations when the CC machine works under emergency. It can be result of mechanical or electrical causes, breakout of billet or problem with supplying new parts of liquid steel to the CC machine. As a consequence one or two outlets of the tundish should be closed. However, closing one of the outlets influences the hydrodynamic and thermal conditions occurring in the tundish. Thus, the important information is which of the outlets should be closed to conduct further continuous casting process correctly. The following research was conducted to analyze the influence of liquid steel flow behaviour in the multi-strand tundish when all outlets do not work. Such problem was solved by means of numerical methods based on Navier-Stokes equations (k–ɛ standard turbulence model). Numerical simulations were done using the educational version of CFD program (Computational Fluid Dynamics) – ANSYSFluent. As a result forecasted velocity fields and RTD curves (Residence Time Distribution) were obtained. RTD characteristics were used to determine kinetics of liquid steel mixing and also to calculate parts of particular flow areas for studied cases.

PL

W warunkach przemysłowych zdarzają się sytuacje, kiedy maszyna COS pracuje w stanie awaryjnym. Wynikać to może z powodu usterek mechanicznych lub elektrycznych, przerwania wlewka ciągłego lub być wywołane dostarczeniem nowej partii ciekłej stali na stanowisko COS. Prowadzi to do zamknięcia jednego lub dwóch wylewów w kadzi pośredniej. Zamknięcie któregokolwiek z wylewów wpływa na warunki hydrodynamiczne i termiczne panujące wewnątrz kadzi. Istotną informacją jest więc to, które z otworów wylewowych powinny być zamknięte, aby proces ciągłego odlewania przebiegał prawidłowo. Niniejsze badania mają na celu analizę wpływu zachowania przepływu ciekłej stali w wielowylewowej kadzi pośredniej, kiedy nie pracują wszystkie otwory wylewowe. Tak postawiony problem rozwiązywano metodami numerycznymi opartymi na równaniach Naviera-Stokesa przy użyciu modelu turbulencji standard k–ɛ. Symulacje numeryczne przeprowadzono z wykorzystaniem edukacyjnej wersji programu CFD (Computational Fluid Dynamics) – ANSYSFluent. W wyniku obliczeń numerycznych otrzymano prognozowane rozkłady pól prędkości i krzywe RTD (Residence Time Distribution). Opracowane charakterystyki RTD posłużyły do określenie kinetyki mieszania stali, oraz wyliczenia udziałów poszczególnych stref przepływu dla rozpatrywanych przypadków.

Słowa kluczowe

EN

numerical modelling; residence time distribution; tundish; closing strand

PL

symulacje numeryczne; krzywe RTD; kadź pośrednia

• 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: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 887--892
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Merder T.

• Department of Metallurgy, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Silesian University of Technology, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] S. K. Mishra, P. K. Jha, S. C. Sharma, S. K. Ajmani, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials 18, 5, 535-542 (2011).
• [2] A. Aguilar-Corona, R. D. Morales, M. Diaz, J. Palafox-Ramos, H. Rodriguez, Steel Research Int. 73, 10, 438-448 (2002).
• [3] K. Sasai, Y. Mizukami, ISIJ Int. 40, 1, 40-49 (2000).
• [4] K. Michalek, K. Gryc, M. T. Kadleckova, D. Bocek, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 291-296 (2012).
• [5] L. G. Demedices, R. D. Morales, S. Lopez-Ramirez, J. J. Barreto-Sandowal, J. Palafox-Ramos, Steel Research Int. 72, 10, 346-352 (2001).
• [6] M. Warzecha, Metalurgija 50, 3, 147-150 (2011).
• [7] A. Cwudziński, J. Jowsa, Archives of Metallurgy and Materials 57, 1, 297-301 (2012).
• [8] L. Sowa, A. Bokota, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 1163-1169 (2012).
• [9] J. J. Barreto, M. A. Barron-Meza, R. D. Morales, ISIJ Int. 36, 5, 543-551 (1996).
• [10] C. Y. Wen, L. T. Fan, Models for Flow Systems and Chemical Reactions, Dekker, New York, NY, 1975.
• [11] S. Singh, S. C. Koria, Steel Research Int. 66, 1, 66-72 (1995).
• [12] T. Merder, A. Bogusławski, J. Jowsa, Archives of Metallurgy and Materials 50, 4, 933-953 (2005).
• [13] J. F. Wendt, Computational fluid dynamics, Springer-Verlag, Germany, 1996.
• [14] T. Merder, J. Pieprzyca, Steel Research Int. 83, 11, 1029-1038 (2012).
• [15] B. E. Launder, D. B. Spalding, Lectures in Mathematical Models of Turbulence, Academic Press, London 1972.
• [16] Y. Pan, C. E. Grip, B. Bjorkman, Scandinavian Journal of Metallurgy 32, 71-85 (2003).
• [17] M. Saternus, T. Merder, Solid State Phenomena, 191, 3-12 (2012).
• [18] A. Fornalczyk, S. Golak, R. Przyłucki, Przegląd Elektrotechniczny 89, 3, 57-60 (2013).
• [19] S. Joo, R. I. L. Guthrie, Canadian Metallurgical Quarterly 30, 4, 261-278 (1991).
• [20] T. Iida, R. I. L. Guthrie, The Physical Properties of Liquid Metals, Clarendon Press, Oxford, 1988.
• [21] FLUENT: User's Guide, Version 12.0, ANSYS Inc., Canons-burg, PA, 2011.