Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Modern Ladle Shroud on Hydrodynamic Structure in One Strand Slab Tundish

Bartosiewicz M., Cwudziński A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 1

27--37

EN

In the presented work, the numerical simulations results of the liquid steel flow in the one strand tundish were shown. Influence of the modification and immersion depth in the liquid steel of the ladle shroud and subflux turbulence controller on hydrodynamic structure of the liquid steel movement in the working space of tundish were examined. The ladle shroud shape modification consisted on the decompression and compression of the main supplying stream of the tundish. The mathematical model used in the numerical simulations through physical modeling and industrial trials were validated. The numerical simulation results (using four variants of the modified ladle shroud immersion depth in the liquid steel) in the isothermal conditions using laboratory experiments on the water model were verified. Whereas, the numerical simulation results (using one of the tundish research variant) for non-isothermal were compared with the results from the industrial measurements. Three turbulence models: Realizable k-ε, RNG k-ε and SST k-ω were used in the computer calculations (performed via the Ansys-Fluent computer program). In order to obtain the actual view of the liquid steel flow hydrodynamic structure in the examined tundish for the two mathematical models using different turbulence models, which were most similar to the laboratory experiments and industrial measurements, the numerical simulations were performed in the non-isothermal conditions. The application in the computer calculations of the SST k-ω turbulence model caused the smallest differences between the numerical simulations, laboratory experiments and industrial measurements. Performed tests showed that ladle shroud can be used as a flow control device and the modified ladle shroud immersion at a depth of 0.1 m in the liquid steel caused the shortest range of the transition zone among the tested cases.

2

Influence of multi-hole filter modification on the flow hydrodynamic structure and refining process of liquid steel in the one-strand tundish

Bartosiewicz M., Cwudziński A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

71--78

EN

In this work, the authors proposed a modification of the working space one-strand tundish adapted for slab casting process. Numerical simulations of liquid steel flow in the considered flow reactor were performed. The tundish is equipped with a dam with a multi-hole filter. Two variants of the filter hole arrangement were tested and their effect on the liquid steel flow hydrodynamic structure in the tundish was examined. The computer calculations results were verified by performing experiments on the water model. The result of numerical and physical simulations an RTD (Residence Time Distribution) type F curve was generated, which define the transition zone between the cast steel grades during the sequential casting process. The results of the researches showed that the modification of a dam with a multi-hole filter affects on the formation of the liquid steel flow hydrodynamic structure and the transition zone. Furthermore, examinations of the liquid steel refining ability in the considered tundish were carried out. The influence of the filter holes arrangement on the non-metallic inclusions flotation process to the slag phase and liquid steel filtration processes was checked. Numerical simulations were performed in the Ansys-Fluent computer program.

3

Influence of continuous steel casting conditions on behavior and stability of liquid mold slag during slab casting - physical modeling

Bielnicki M., Jowsa J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 44, no. 1

17--29

EN

This article presents the results of the physical modeling of the continuous casting of steel slabs in a mold. The experiments focused on the assessment of the shape and stability of the liquid mold slag layer, which was reproduced in studies using silicone oil. The experimental tests were carried out for two different geometries of the submerged entry nozzle, two extreme submergence depths of the submerged entry nozzle (0.215 and 0.295 m), and two extreme casting speeds (1.0 and 1.6 m/min) used in industry. For each variant of the experiment, photographic documentation of the oil layer’s behavior was presented and discussed. The research was supplemented with a visualization of the flow structure using a marker for the selected variant of the experiment.

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania fizycznego ciągłego odlewania stalowych wlewków płaskich w krystalizatorze. Eksperymenty koncentrowały się na ocenie kształtu i stabilności warstwy ciekłego żużla krystalizatorowego, odwzorowanego w badaniach za pomocą oleju silikonowego. Badania modelowe przeprowadzono dla dwóch różnych geometrii wylewu zanurzeniowego, dwóch skrajnych głębokości zanurzenia wylewu (0,215 m i 0,295 m) oraz dwóch skrajnych prędkości odlewania (1,0 m/min i 1,6 m/min) stosowanych w przemyśle. Dla każdego wariantu eksperymentu zaprezentowano i omówiono dokumentację fotograficzną zachowania się warstwy oleju. Badania uzupełniono znacznikową wizualizacją struktury przepływu dla wybranego wariantu eksperymentu.

4

Wpływ zastosowania otworów bocznych w wylewie osłonowym i warunków cieplnych na przepływ ciekłej stali w sześciowylewowej kadzi pośredniej

Bartosiewicz M., Cwudziński A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 10

334--340

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych ruchu ciekłej stali w sześciowylewowej kadzi pośredniej stosowanej w procesie ciągłego odlewania wlewków kwadratowych. Wykonano analizę porównawczą dotyczącą przepływu ciekłej stali w warunkach izotermicznych i nieizotermicznych. Sprawdzono wpływ zastosowania otworów bocznych na strukturę hydrodynamiczną przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ modyfikacji wylewu osłonowego na zachowanie się głównego strumienia zasilającego kadź pośrednią. Zaprezentowano pola przepływu i kinetycznej energii turbulencji ciekłej stali w strefie oddziaływania strumienia zasilającego kadź pośrednią. Analizowano pola ruchu ciekłej stali w strefie poszczególnych wylewów dozatorowych. Otrzymane wyniki badań pozwoliły na oszacowanie udziałów przepływu aktywnego i stagnacyjnego w objętości roboczej rozważanego obiektu. Sprawdzono, czy na strukturę hydrodynamiczną przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej wpływa konwekcja naturalna, stosując konwencjonalny i zmodyfikowany wylew osłonowy. Wykonano symulację zachowania się wtrąceń niemetalicznych w objętości roboczej kadzi pośredniej. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że modyfikacja wylewu osłonowego wpływa lokalnie na kształt struktury hydrodynamicznej ruchu ciekłej stali w objętości roboczej kadzi pośredniej i intensyfikuje proces rafinacji ciekłej stali z wtrąceń niemetalicznych.

EN

The paper presents the numerical simulation results of liquid steel move in the six-strand tundish for continuous billet casting process. The comparative analysis of the liquid steel flow under isothermal and non-isothermal conditions were performed. The influence of side holes on the liquid steel flow hydrodynamic structure in the tundish was checked. A special attention has been paid to the influence of ladle shroud modification on the behavior of the main supplying stream of tundish. The fields of flow and turbulent kinetic energy of liquid steel in the zone of main supplying stream influencing were presented. Fields of liquid steel move in the individual zones of the single piece well nozzles were analyzed. Received research results allowed to estimate the active and stagnant flow in the considered object working volume. The influence of natural convection on the liquid steel flow hydrodynamic structure in the tundish using a conventional and modified ladle shroud was checked. Based on the obtained research results, it was found that the ladle shroud modification influences locally the shape of the liquid steel move hydrodynamic structure in the tundish working volume and intensifies the refining process of liquid steel from non-metallic inclusions.

5

Wpływ wylewu osłonowego kadzi stalowniczej i zmiany jego położenia na proces flotacji wtrąceń niemetalicznych z ciekłej stali w sześcio-wylewowej kadzi pośredniej

Bartosiewicz M., Cwudziński A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 5

161--166

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych przepływu ciekłej stali w sześcio-wylewowej kadzi pośredniej przeznaczonej do ciągłego odlewania wlewków kwadratowych. Zbadano wpływ zastosowania i zmiany głębokości zanurzenia w ciekłej stali wylewu osłonowego kadzi stalowniczej. Autorzy zaproponowali trzy warianty głębokości zanurzenia wylewu osłonowego. Bazowym wariantem badawczym była kadź pośrednia zasilana z kadzi stalowniczej niewyposażonej w wylew osłonowy. W ramach badań wykonano analizę struktury hydrodynamicznej przepływu ciekłej stali w strefie oddziaływania strumienia zasilającego. Ponadto, sprawdzono zdolność rafinacyjną wtrąceń niemetalicznych badanej kadzi pośredniej i wykonano analizę dystrybucji wtrąceń niemetalicznych pomiędzy poszczególnymi krystalizatorami. Wyniki obliczeń wykazały, iż zastosowanie i zmiana położenia wylewu osłonowego kadzi stalowniczej w procesie ciągłego odlewania stali wpływa na kierunki przepływu ciekłej stali w strefie oddziaływania strumienia zasilającego i na proces flotacji wtrąceń niemetalicznych do fazy żużla.

EN

The paper presents outcomes of the liquid steel flow numerical simulation in the six-strand tundish for continuous billet casting. Influence of use and change the ladle shroud immersion depth in liquid steel was examined. The authors proposed three cases of the ladle shroud immersion depths. The base research variant was tundish which was feeded by steel ladle without ladle shroud. The analysis of the liquid steel flow hydrodynamic structure was performed in the zone of main supplying stream influencing for all of the considered variants. Furthermore, ability of non-metallic inclusions refining in the considered tundish was checked and the analysis of the non-metallic inclusions distribution between the individual molds was performed. The calculation results showed that the use and location change of the ladle shroud in the continuous steel casting process affected the direction of liquid steel flow in the zone of the influence of main supplying stream and on the process of non-metallic inclusions floatation into slag.

6

Ocena wpływu warunków odlewania stalowego wlewka ciągłego na zachowanie się wtrąceń niemetalicznych – modelowanie numeryczne

Bielnicki M., Jowsa J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 11

377--381

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych zachowania się wtrąceń niemetalicznych w krystalizatorze. Analizowano wpływ: geometrii wylewu zanurzeniowego, prędkości odlewania, gęstości wtrąceń niemetalicznych oraz średnicy wtrąceń niemetalicznych na udział procentowy wtrąceń zasymilowanych przez żużel krystalizatorowy. Obliczenia wykonano w programie AnsysFluent®. Zaprezentowano przykładowe trajektorie ruchu wtrąceń niemetalicznych.Na podstawie wyników symulacji stwierdzono, że geometria wylewu zanurzeniowego wywiera najistotniejszy wpływ na liczbę wtrąceń niemetalicznych zasymilowanych przez żużel.

EN

In this paper the results of numerical simulations of behavior of non-metallic inclusion in mold are presented. The impact of: submerged entry nozzle geometry, casting speed, density of non-metallic inclusions and diameter of non-metallic inclusions on the percentage of inclusions assimilated by mold slag was analyzed. The calculations was carried out in Ansys Fluent® program. The examples of non-metallic inclusions trajectories are presented. Based on simulation results it was concluded, that submerged entry nozzle geometry exerts a most important influence on the number of non-metallic inclusions assimilated by the slag.

7

Zastosowanie pomiaru temperatury powierzchni pasma w komorze wtórnego chłodzenia maszyny COS do weryfikacji obliczeń modelowych procesu krzepnięcia

Drożdż P., Miłkowska-Piszczek K., Falkus J., Dziarmagowski M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 4

166--170

PL

W pracy przedstawiono metodę wykonania pomiaru temperatury powierzchni pasma w procesie ciągłego odlewania wlewków przeznaczonych na wyroby długie. Przedstawiona metoda opracowana przez pracowników Katedry Metalurgii Stopów Żelaza na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej została zatwierdzona w Urzędzie Patentowym Rzeczpospolitej Polskiej i decyzją z dnia 15 września 2016 r. Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie otrzymała prawo wyłączne nr PAT.225107. W oparciu o zaproponowane rozwiązanie wykonano z powodzeniem szereg eksperymentalnych pomiarów w rzeczywistych warunkach przemysłowych. Układ charakteryzuje się wymaganą dokładnością i zapewnia bezawaryjną pracę przyrządów pomiarowych w trudnych warunkach pomiaru. Otrzymane wyniki umożliwiły weryfikację obliczeń teoretycznych wykonanych w oparciu o numeryczny model procesu COS zaimplementowany w komercyjnym pakiecie oprogramowania VisualCAST 2016.

EN

The paper presents a method how to measure the surface temperature of slab in the continuous steel casting process. The presented method developed by the staff of the Department of Ferrous Metallurgy at the Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science has been approved in the Polish Patent Office and the decision of September 15th, 2016 AGH University of Science and Technology in Krakow received the patent right number PAT.225107. Based on the proposed solution it has successfully performed a series of experimental measurements in the real industrial conditions. The system is characterized by the required accuracy and ensures trouble-free operation of measuring instruments in difficult measurement conditions. The results made it possible to verify the theoretical calculations based on a numerical model of the continuous casting process implemented in the commercial software package VisualCAST 2016.

8

Ocena wpływu czynników technologicznych na zaciąganie ciekłego żużla w krystalizatorze na podstawie badań modelowych

Bielnicki M., Jowsa J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 5

190--196

PL

W pracy dokonano oceny wpływu czynników technologicznych na zaciąganie ciekłego żużla w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich. Badania miały formę badań modelowych, prowadzonych na modelu wodnym krystalizatora z wylewem zanurzeniowym, wykonanym w skali liniowej Sl = 0,4. Badano wpływ następujących czynników na krytyczną prędkość odlewania: właściwości fizykochemicznych ciekłego żużla, grubości warstwy ciekłego żużla, głębokości zanurzenia wylewu oraz rodzaju zastosowanego wylewu zanurzeniowego. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono optymalne warunki odlewania dla dwóch wylewów zanurzeniowych różniących się między sobą geometrią otworów wylewowych.

EN

In this paper, the assesment of the impact of technological factors on the liquid slag entrainment in mould during continuous slab casting, has been made. The reasearch took the form of laboratory tests, conducted on a water model of mould and submerged entry nozzle, made on a linear scale of Sl = 0,4. The following factors affecting the critical value of casting speed were tested: physicochemical properties of liquid slag, thickness of liquid slag layer, submergence depth of submerged entry nozzle and characteristic dimensions of submerged entry nozzle ports. Based on the carried out studies the optimal casting conditions, for two submerged entry nozzles, differing in geometry, has been established.

9

Ocena asymetrii struktury przepływu ciekłej stali w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich – badania modelowe

Bielnicki M., Jowsa J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 11

493--498

PL

W pracy dokonano analizy struktury przepływu stali w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich. Badania miały formę eksperymentów laboratoryjnych prowadzonych na wykonanym w skali liniowej Sl = 0,4 modelu wodnym krystalizatora i wylewu zanurzeniowego. Doświadczenia miały na celu określenie stopnia asymetrii przepływu, w zależności od czynników technologicznych: prędkości odlewania oraz głębokości zanurzenia wylewu, a także od położenia wylewu. Na podstawie analizy otrzymanych wyników metodą Taguchi'ego określono czynniki, mające istotny statystycznie wpływ na występowania asymetrii przepływu w krystalizatorze.

EN

In this paper, the analysis of flow structure of steel in continuous slabs casting mould has been carried out. The research took the form laboratory experiments conducted on the Sl = 0.4 linear scale water model of mould and submerged entry nozzle. The experiments aimed at to determine the degree of flow asymmetry, depending on technological factors: casting speed and submergence depth of submerged entry nozzle and also depending on submerged entry nozzle position. Based on the obtained results, factors, that have statistically significant impact on the presence of flow asymmetry in mould, have been determined using Taguchi method.

10

Badania przemysłowe oraz modelowanie matematyczne kształtowania się menisku stali i ciekłego żużla w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich

Bielnicki M., Jowsa J., Przegrałek P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 11

477--482

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań przemysłowych, mających na celu analizę zachowania się warstwy ciekłego żużla pokrywającego powierzchnię swobodną ciekłej stali w krystalizatorze oraz kształtu menisku stali, w procesie ciągłego odlewania wlewków płaskich. Zastosowanie techniki pomiarowej „nail board measurements” pozwoliło na oszacowanie grubości warstwy ciekłego żużla w charakterystycznych obszarach krystalizatora. Dodatkowo przeprowadzono symulację numeryczną z wykorzystaniem komercyjnego kodu Ansys Fluent 15®, celem wizualizacji zachowania się warstwy ciekłego żużla i kształtu menisku stali w krystalizatorze w funkcji czasu.

EN

The paper presents the results of industrial investigations, performed in order to analyze the behaviour of liquid slag layer, that covers liquid steel free surface in mould and the shape of steel meniscus, during continuous casting process of slabs. The use of measurement technology “nail board measurements” allowed for estimation of liquid slag layer thickness, in the chcracteristic spaces of mould. Additionally, a numerical simulation using a commercial code Ansys-Fluent® 15, in order to visualize the behavior of the liquid slag layer and the shape of the meniscus of steel in the mould as a function of time, was conducted.

11

Badania przemysłowe oraz modelowanie matematyczne kształtowania się menisku stali i ciekłego żużla w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich

Bielnicki M., Jowsa J., Przegrałek P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 12

536--541

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań przemysłowych, mających na celu analizę zachowania się warstwy ciekłego żużla pokrywającego powierzchnię swobodną ciekłej stali w krystalizatorze oraz kształtu menisku stali, w procesie ciągłego odlewania wlewków płaskich. Zastosowanie techniki pomiarowej „nail board measurements” pozwoliło na oszacowanie grubości warstwy ciekłego żużla w charakterystycznych obszarach krystalizatora. Dodatkowo przeprowadzono symulację numeryczną z wykorzystaniem komercyjnego kodu Ansys Fluent 15®, celem wizualizacji zachowania się warstwy ciekłego żużla i kształtu menisku stali w krystalizatorze w funkcji czasu.

EN

The paper presents the results of industrial investigations, performed in order to analyze the behaviour of liquid slag layer, that covers liquid steel free surface in mould and the shape of steel meniscus, during continuous casting process of slabs. The use of measurement technology “nail board measurements” allowed for estimation of liquid slag layer thickness, in the chcracteristic spaces of mould. Additionally, a numerical simulation using a commercial code Ansys-Fluent® 15, in order to visualize the behavior of the liquid slag layer and the shape of the meniscus of steel in the mould as a function of time, was conducted.

12

Application of Time-Series Analysis for Predicting Defects in Continuous Steel Casting Process

Rodziewicz A., Perzyk M.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 4

125--130

EN

The purpose of this paper was testing suitability of the time-series analysis for quality control of the continuous steel casting process in production conditions. The analysis was carried out on industrial data collected in one of Polish steel plants. The production data concerned defective fractions of billets obtained in the process. The procedure of the industrial data preparation is presented. The computations for the time-series analysis were carried out in two ways, both using the authors’ own software. The first one, applied to the real numbers type of the data has a wide range of capabilities, including not only prediction of the future values but also detection of important periodicity in data. In the second approach the data were assumed in a binary (categorical) form, i.e. the every heat(melt) was labeled as ‘Good’ or ‘Defective’. The naïve Bayesian classifier was used for predicting the successive values. The most interesting results of the analysis include good prediction accuracies obtained by both methodologies, the crucial influence of the last preceding point on the predicted result for the real data time-series analysis as well as obtaining an information about the type of misclassification for binary data. The possibility of prediction of the future values can be used by engineering or operational staff with an expert knowledge to decrease fraction of defective products by taking appropriate action when the forthcoming period is identified as critical.

13

An analysis of the influence of viscosity on the numerical simulation of temperature distribution, as demonstrated by the CC process

Milkowska-Piszczek K., Korolczuk-Hejnak M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1267--1274

EN

The numerical modelling of casting processes is based on complex software packages, which most often use the finite element method. But the degree of complexity of the applied model may cause an occurrence of numerical errors. These errors may be generated both by an incorrect finite element mesh and by the use of incorrect material characteristics. The ProCAST numerical software package was used for numerical calculations. A 3D model was developed on the basis of the process parameters of an actual continuous steel casting process. The temperature distribution of a solidifying strand, with dimensions of 220x1100mm, was analysed for two steel grades: F320 and S235. A series of numerical simulations were performed where the influence of the applied viscosity values on the solidifying strand temperature distribution was presented. Viscosity values from rheological examinations that were performed with an FRS1600 high-temperature rheometer were used in the numerical simulations of the CC process. The aforementioned rotational measurements were carried out for the F320 and S235 steels in the liquid and in the semi-solid statesto examine the influence of temperature on the viscosity value changes obtained. A concentric cylinder systems working in accordance with Searle’s method was used for the measurements. Numerical calculations that were based on the viscosity values from the CompuTherm LLC, thermodynamic database were compared with one other in the project. The calculated temperature distribution of the solidifying CC strand was verified on the basis of a database that was created during measurements which were conducted in industrial conditions.

PL

Modelowanie numeryczne procesów odlewniczych bazuje na złożonych pakietach oprogramowania wykorzystujących najczęściej metodę elementów skończonych. Stopień złożoności zastosowanego modelu może spowodować powstanie błędów numerycznych. Błędy mogą być generowane zarówno przez niewłaściwą siatkę elementów skończonych jak również przez zastosowanie niepoprawnych właściwości materiałowych. Do przeprowadzenia obliczeń numerycznych wykorzystano pakiet oprogramowania numerycznego ProCAST. Model 3D został opracowany na podstawie parametrów technologicznych rzeczywistego procesu COS. Analizowano roz- kład temperatury krzepnącego pasma o wymiarach 220x1100 mm dla stali F320 oraz S235. Przeprowadzono szereg symulacji numerycznych, w których przedstawiono wpływ zastosowanych wartości lepkości na rozkład temperatury krzepnącego pasma. W symulacjach numerycznych procesu COS wykorzystano wartości lepkości pochodzące z badań teologicznych wykonanych przy użyciu reometru wysokotemperaturowego FRS1600. Powyższe rotacyjne pomiary przeprowadzono dla stali F320 i S235 znajdujących się w stanie ciekłym oraz stało-ciekłym badając wpływ temperatury na uzyskiwane zmiany wartości lepkości. Do pomiarów wykorzystano układ koncentrycznych cylindrów typu Searle’a. W pracy porównano również obliczenia numeryczne wykonane na podstawie wartości lepkości pochodzących z termody- namicznej bazy danych PANDAT. ConipuTherm LLC. Weryfikacja obliczonego rozkładu temperatury krzepnącego pasma COS została wykonana w oparciu o bazę danych utworzoną podczas pomiarów przeprowadzonych w warunkach przemysłowych.

14

Analysis of heat transfer and fluid flow in continuous steel casting

Telejko T., Malinowski Z., Rywotycki M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 3

837-844

EN

The paper presents three mathematical and numerical models of heat transfer during continuous steel casting. The models differ from each other in the description of convection heat transfer in the liquid steel. The calculated temperature profiles in the strand and casting mould are compared and discussed. The first model involves the total mass movement of the continuous strand expressed by the average velocity equal to casting speed. In the second the convection heat transfer is simulated by the equivalent (increased) thermal conductivity of the non solidified steel, while the third includes the two dimensional steel movements in the liquid region of the continuous strand. For temperature calculations Fourier Kirchhoff equation has been applied. The velocity profile in the liquid region and in the solidifying shell has been calculated from the Navier Stokes equations coupled with the mass continuity equation. The calculations have been performed for the square strand 160x160mm in side. The problem has been solved using the finite element method.

PL

W artykule przedstawiono trzy modele wymiany ciepła zachodzącej podczas procesu ciągłego odlewania stali. Modele różnią się od siebie opisem konwekcyjnej wymiany ciepła w ciekłej stali. W pierwszym uwzględniono ruch masy wlewka ciągłego na podstawie średniej prędkości odlewania. W drugim efekt konwencji symulowano na drodze zastosowania tzw. efektywnego współczynnika przewodzenia ciepła w fazie ciekłej, zaś w trzecim obliczano pole prędkości na podstawie uproszczonego modelu numerycznego. Pola temperatury wyznaczono z równania Fouriera – Kirchhoffa, a pola prędkości z równan Naviera – Stokesa. Porównano i poddano analizie wyznaczone z ich wykorzystaniem pola temperatury we wlewku i krystalizatorze. Obliczenia przeprowadzono dla krystalizatora o wymiarach 160 x 160 mm. Problem został rozwiązany metoda elementów skończonych.

15

Transport i mieszanie ciekłych metali przy użyciu urządzeń magnetohydrodynamicznych

Barglik J., Pragłowska-Gorczyńska Z., Smagór A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 7

107-110

PL

W pracy dokonano przeglądu urządzeń elektromagnetycznych do transportu i mieszania ciekłych metali skupiając się na przykładzie urządzeń zbudowanych w Katedrze Elektrotechnologii Politechniki Śląskiej. Omówiono metody obliczania takich urządzeń. Obliczono rozkład siły Lorentza w kanale dozownika elektrodynamicznego do ciekłego cynku.

EN

The paper presents a review of electromagnetic devices for transportation and stirring of liquid metals with a special emphasis at devices built in Department of Electrotechnology of the Silesian University of Technology. Methods of calculations for such devices were discussed. Distribution of Lorentz forces in a channel of an electrodynamic feeder with liquid metal were calculated.

16

The analysis of the conditions of steel flow in the tundish performed by a numerical method

Merder T., Jowsa J., Bogusławski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

933-953

EN

An important continuous steel casting (CSC) device is the tundish, in which a stabilized steel flow has a crucial effect on the quality and efficiency conditions of the CSC process. Steel at an appropriate temperature is poured from the main ladle to the tundish at a preset rate (speed) and then flows over this vessel and fills it up to a specified height. Next, the steel flows out through the openings in the tundish bottom to CSC mould. The aim of the study was to diagnose the current state of flow in a multi-opening tundish used in the domestic metallurgical industry for casting medium-size products. In this connection, actions were undertaken aimed at the determination of the detailed characteristics of operation of the facility. The investigation involved the numerical simulation of mass, momentum and energy transfer processes. In the considered case, the mathematical model for the flow of liquid steel includes differential equations of the continuity of flow and the conservation of momentum and energy, and equations describing the turbulence of liquid steel flow in the tundish. For modelling turbulence, the k- ε semi-empirical two-equation model with standard set of empirical model constants proposed by Jones and Launder was used. This model is commonly used in the analysis of engineering problems. The facility under consideration is a six-strand trough-type tundish of a liquid metal capacity of 22 Mg, designed for casting ingot. The tundish is symmetrical relative to the lateral plane passing through the gate; for this reason, the calculations were performed for half of the facility. In numerical calculations, two tundishes — one without a dam, and the other with two dams positioned between the gate and two middle strand openings — were taken into consideration. The calculations were carried out using FLUENT, a commercial computer program. The calculation (3D) area was discretized with a non-structural grid thickened at the tundish gate and nozzles. In the presented calculations, adaptation of the calculation grid was made using the dimensionless parameter y+. The calculations were performed either in stationary and non-stationary conditions. As a result of calculations, distributions of the fields of velocities, temperature and turbulence energy were obtained. The obtained results have provided a significant knowledge of steel casting conditions. To verify whether the tundish condition is suitable for non-metallic inclusion removal and agitation processes during the sequential casting of different steel grades, or not, residence time distribution (RTD) curves were plotted. On their basis, individual flow shares for the investigated tundish were estimated.

PL

Ważnym urządzeniem procesu ciągłego odlewania stali (COS) jest kadź pośrednia, w której ustabilizowany przepływ ma bardzo duży wpływ na warunki jakościowe i wydajnościowe tego procesu. Stal o odpowiedniej temperaturze wylewana jest z kadzi głównej do kadzi pośredniej o zadanej wydajności (prędkości), a następnie rozpływa się w tym naczyniu i wypełnia je do określonej wysokości. Po czym wylewa się otworami znajdującymi się w dnie kadzi do krystalizatorów urządzenia COS. Celem badań było zdiagnozowanie aktualnego stanu przepływu w wielootworowej kadzi pośredniej, stosowanej w hutnictwie krajowym do odlewania wyrobów średnich. W związku z tym podjęto działania zmierzające do określenia szczegółowych charakterystyk pracy obiektu. Badania polegały na numerycznej symulacji procesów transportu masy, pędu i energii. W rozważanym przypadku model matematyczny dla przepływu ciekłej stali zawiera równania różniczkowe ciągłości przepływu, zachowania pędu i energii oraz równania opisujące turbulencje ruchu ciekłej stali w kadzi. Dla modelowania turbulencji, wykorzystano semiempiryczny, dwurównaniowy model k-ε zaproponowany przez Jones’a i Laundera. Model ten jest powszechnie stosowany w analizie zagadnień inżynierskich. Rozpatrywany obiekt to sześciowylwewowa korytowa kadź pośrednia o pojemności 22 Mg ciekłej stali, do odlewania wlewków ciagłych. Kadź jest symetryczna względem płaszczyzny poprzecznej przechodzącej przez wlew, z tego względu obliczenia wykonano dla połowy obiektu. W obliczeniach numerycznych rozpatrywano dwie kadzie — bez przegrody i z dwiema przegrodami umieszczonymi między wlewem, a środkowymi otworami wylewowymi. Obliczenia przeprowadzono za pomocą komercyjnego programu komputerowego FLUENT. Obszar obliczeniowy (3D) dyskretyzowano za pomocą siatki niestrukturalnej, zagęszczanej przy wlewie i wylewach kadzi. W prezentowanych obliczeniach stosowano adaptacje siatki obliczeniowej z uwzględnieniem bezwymiarowego parametru y+. Obliczenia realizowano w warunkach ustalonych i nieustalonych. W wyniku obliczeń otrzymano rozkłady pól predkości, temperatury i energii turbulencji. Uzyskane wyniki daja istotna wiedzę o warunkach odlewania stali. Opracowano krzywe rozkładu stężeń i czasu przebywania RTD (Residence Time Distribution) dla sprawdzenia, czy stan kadzi jest odpowiedni dla usuwania wtrąceń niemetalicznych oraz mieszania w trakcie sekwencyjnego odlewania różnych gatunków stali. Na ich podstawie oszacowano udziały poszczególnych rodzajów przepływów.

17

Pola prędkości i kinetyka krzepnięcia wlewka w zależności od zalewania krystalizatora COS

Sowa L.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

251--256

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej we wlewku ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych. Analizie poddano krystalizator o przekroju poprzecznym prostokątnym. Obliczenia numeryczne i analizę zjawisk cieplno-przepływowych prowadzono od chwili zalania krystalizatora ciekłym metalem do momentu opuszczenia przez drąg startowy obszaru kontrolnego wlewka ciągłego. Symulacje numeryczne procesu krzepnięcia wlewka wykonano dla dwóch wariantów doprowadzenia ciekłego metalu do krystalizatora. Badano w ten sposób wpływ zalewania krystalizatora na pole prędkości w fazie ciekłej i kinetykę narastania fazy stałej wlewka, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania stali.

EN

The mathematical and numerical simulation model of the growth of the solid metal phase within a continuous cast slab is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the Navier-Stokes equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature and the solid phase volume fractions in the mushy zone. The problem was solved by the finite element method. The rectangular cross-section continuous casting mould was considered. The thermal and fluid flow phenomena, which proceed in the considered system from the moment of continuous casting mould pouring by molten metal until the starter bar leaves the cast slab control area, were analysed. A numerical simulation of the cast slab solidification process was made for two cases of continuous casting mould pouring by molten metal. The influences of cases of the continuous casting mould pouring on the velocity fields in liquid phase and the solid phase growth kinetics of the cast slab were estimated, because these magnitude have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.