Mathematical modeling and industrial experiment of liquid steel flow in the three outlets continuous casting bloom tundish

• Autorzy: Cwudziński A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0129

Warianty tytułu

PL

Eksperyment przemysłowy i modelowanie matematyczne przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej z trzema otworami wylewowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The dynamic development of the continuous steel casting (CSC) process has resulted in the application of this technology to the casting of steel semi-finished products on a mass scale. In the CSC process, before the cooling and solidification of liquid steel commences, the liquid metal dynamically flows through the steelmaking ladle, the tundish and the mould. Therefore, the control of steel flow is the key to the correct process. One of the metallurgical device in which the control of steel flow hydrodynamics is of crucial importance is the tundish. The subject of investigation within the present study was a three-nozzle tundish designed for casting of blooms. The software program Ansys-Fluent R was employed for the analysis of tundish operation. For the verification of the correctness of obtained results, an industrial experiment was carried out. For modification of the hydrodynamic conditions within the working volume of the tundish, two flow control devices were proposed, namely: a dam and a dam with an overflow window. The outcome of performed computer simulations were liquid steel flow fields and residence time distribution curves.

PL

Dynamiczny rozwój procesu ciągłego odlewania stali spowodował masowe zastosowanie tej technologii do odlewania pół- wyrobów stalowych. W procesie COS zanim nastąpi proces chłodzenia ciekłej stali i krzepnięcia, metal dynamicznie przepływa przez układ kadź stalownicza, kadź pośrednia a krystalizator. W związku z tym faktem kontrola przepływu stali jest kluczem do poprawnego przebiegu procesu. Jednym z urządzeń metalurgicznych w którym sterowanie hydrodynamiką przepływu stali jest niezwykle ważne jest kadź pośrednia. W niniejszej pracy badanym obiektem była trój wylewowa kadź pośrednia przeznaczona do odlewania wlewków kwadratowych. Do analizy pracy kadzi wykorzystano program komputerowy Ansys-Fluent®. Dla weryfikacji poprawności otrzymanych wyników badań wykonano eksperyment przemysłowy. Do modyfikacji warunków hydrodynamicznych w objętości roboczej kadzi pośredniej zaproponowano dwa rodzaje urządzeń sterujących przepływem: przegrodę i przegrodę z oknem przelewowym. Efektem wykonanych symulacji komputerowych były pola przepływu ciekłej stali oraz krzywe czasu przebywania.

Słowa kluczowe

EN

continuous casting process; tundish; flow control devices; hydrodynamic conditions; numerical modelling

PL

proces ciągłego odlewania; kadź pośrednia; kontrola przepływu; warunki hydrodynamiczne; modelowanie numeryczne

• 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. 4
• Strony: 1077--1083
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys.

Twórcy

autor

Cwudziński A.

• Department of Metals Extraction and Recirculation, Faculty of Materials Processing Technology and Applied Physics, Częstochowa University of Technology, 19 Armii Krajowej Ave, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] H. Kimura, M. Masateru, R. Miura, K. Sugawara, A. Uehara, H. Tanaka, T. Shirai, Nippon steel Technical Report 61, 22 (1994).
• [2] H. Yu, M. Zhu, ISIJ Int. 48, 584 (2008).
• [3] J.-K. Yoon, ISIJ Int. 48, 879 (2008).
• [4] K. Timmel, S. Eckert, G. Gerberh, F. Stefani, T. Wondrak, ISIJ Int. 50, 1134 (2010).
• [5] M. J. Cho, S. J. Kim, ISIJ Int. 50, 1175 (2010).
• [6] M. Czapla, M. Karbowniczek, A. Michaliszyn, Archiv. of Metal. Mater. 53, 559 (2008).
• [7] K. Sołek, M. Korolczuk-Hejnak, M. Karbowniczek, Archiv. of Metal. Mater. 56, 593 (2011).
• [8] M. Rywotycki, K. Miłkowska-Piszczek, L. Trębacz, Archiv. of Metal. Mater. 57, 385 (2012).
• [9] T. Telejko, Z. Malinowski, M. Rywotycki, Archiv. of Metal. Mater. 54, 837 (2009).
• [10] Y. Wang, G. Wen, P. Tang, M. Zhu, Y. Chen, W. Song, Journal of University of Science and Technology Beejing 14, 22 (2007).
• [11] A. N. Smirnov, A. L. Podkorytov, V. G. Klimov, S. G. Solovykh, A. V. Kravchenko, A. G. Kovalenko, Steel in Translation. 39, 995 (2009).
• [12] A. Espino-Zarate, R. D. Morales, A. Najera-Bastida, M. J. Macias-Hernandez, A. Sandoval-Ramos, Metall. and Material. Trans. B. 41B, 962 (2010).
• [13] S. Kant, P. K. Jha, P. Kumar, Ironmaking Steelmaking 38, 391 (2011).
• [14] S. K. Ray, M. Isac, R. I. L. Guthrie, Ironmaking Steelmaking 38, 173 (2011).
• [15] S. Tomaszewski, MsC Thesis, Częstochowa University of Technology, Faculty of Materials Processing Technology and Applied Physics, Juli (2010). (in polish)
• [16] S. Chakraborty, Y. Sahai, Metall. and Material. Trans. B 23B, 153 (1992).
• [17] R. D. Morales, S. Lopez-Ramirez, J. Palafox-Ramos, D. Zacharias, ISIJ Int. 39, 455 (1999).
• [18] Y. Miki, B. G. Thomas, Metall. and Material Trans. B 30B, 639 (1999).
• [19] M. A. Barron-Meza, J. de J. Barreto-Sandoval, R. D. Morales, Metall. and Material. Trans. B 31B, 63 (2000).
• [20] S. Lopez-Ramirez, J. de J. Barreto, J. Palafox-Ramos, R. D. Morales, D. Zacharias, Metall. and Material. Trans. B 32B, 615 (2001).
• [21] R. D. Morales, S. Lopez-Ramirez, J. Palafox-Ramos, D. Zacharias, Ironmaking Steelmaking 28, 33 (2001).
• [22] R. K. Singh, A. Paul, A. K. Ray, Scand. J. Metall 32, 137 (2003).
• [23] S. Lopez-Ramirez, J. de J. Barreto, P. Vite-Martinez, J. A. Romero Serrano, C. Duran-Valencia, Metall. and Material Trans. B. 35B, 957 (2004).
• [24] L. Zhang, Steel Res. Int. 76, 784 (2005).
• [25] A. Cwudziński, Archiv. of Metal. Mater. 56, 611 (2011).
• [26] Y. Sahai, T. Emi, Tundish Technology for Clean Steel Production. World Scientific, (2008).
• [27] Y. Sahai, T. Emi, ISIJ Int. 36, 667 (1996).
• [28] D. Mazumdar, R. I. L. Guthrie, ISIJ Int. 39, 524 (1999).
• [29] http://www.foseco-steel.com
• [30] M. Sobota, MsC Thesis, Częstochowa University of Technology, Faculty of Materials Processing Technology and Applied Physics, Juli (2010). (in polish)
• [31] A. Cwudziński, J. Jowsa, XVIII Int. Scientific Conference Iron and Steelmaking, Melenovice - Frydlant nad Ostravici, Czech Republic, 160, (2008).