For the majority of continuously cast semis for stringent applications such as wire rods, rails, seamless tubes, etc. an optimal cleanness, surface and sub-surface quality as well as a minimum of centre line segregation and central shrinkage porosity is almost mandatory. Inmould electromagnetic stirring (M-EMS) has a number of functions but its primary purpose is to help breaking down coarse columnar dendritic solidification structure to produce a finer dendritic structure and a larger proportion of equiaxed grains. The rotary effect of M-EMS has also an important impact on the cleanness of the steels, which can be explained by its action on exogenous and endogenous inclusions. The modelling of turbulent flow, steel temperature, solidification, exogenous inclusion transport and electromagnetic stirring with mathematical and -as far as possible -physical models are presented, including PIV-measurements on a 1:1 scale water-model of the strand.The transient aspect of turbulent flow in a continuous slab casting mould is studied and the transient flow patterns of the upper rolls are investigated through the application of Large Eddy Simulation (LES), employing a static Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model. The unsteady and coherent features of the upper recirculation zones are found, and the mechanism causing vortices developing from the upper recirculation zones is described and analysed. Results show that the asymmetry of flow patterns of the upper rolls appears most of the time. The upper swirls may break into a series of relatively small scale vortices that are chaotically distributed, and large-scale vortex shedding occurs during the switching process between flow patterns.

During continuous steel casting slag entrainment from the tundish into the mould has to be avoided. Since slag entrainment most likely occurs at low tundish levels, this paper focuses on the behaviour of the steel phase and the covering liquid slag during tundish draining. The process of slag entrainment is modelled both numerically by a volume of fluid (VOF) approach and physically by corresponding water-oil experiments. Thereby, the influence of a centric stopper and additional inserts on the critical suction level is studied. With help of the numerical model these results are subsequently extrapolated to real plant applications with steel and slag as liquid phases. The numerical simulations have been proven to reasonably depict the onset of slag entrainment during tundish draining and their results agree with corresponding experiments.

For continuous casting of steel the flow inside the liquid core is important for the quality of the end product. Optimal velocities at the solidification front are desired to enhance a transition from columnar to equiaxed solidification. Other benefits are the reduction of inclusions and segregations. In-mould electromagnetic stirring (M-EMS) is a way to achieve these velocities. It is a widely used tool to modify the flow in round bloom strands and is used for most products at Voestalpine Stahl Donawitz. Because measurements at the plant are complicated and physical models are difficult or expensive to build, numerical simulations are nearly the only applicable way to gain insight in the flow in the liquid core of the strand. In this work the full coupling between flow field and magnetic field is considered. While the flow is calculated using a finite volume CFD-solver, the magnetic field is simulated with a finite element solver. The temperature distribution in the mould has a large impact on the shielding effect and hence modifies the magnetic flux density and Lorentz-force density inside the mould. The results will be compared with other (simpler) methods that are commonly used in the literature. Numerische Simulation des Kokillenrührens beim Rundstranggießen. Beim Stranggießen von Stahl hat die Strömung im flüssigen Kern einen großen Einfluss auf die Qualität des Endproduktes. Erwünscht sind Geschwindigkeiten an der Erstarrungsfront, die den Übergang von gerichteter zu globularer Erstarrung fördern. Weitere positive Auswirkungen sind die Reduktion von Einschlüssen und Seigerungen. Ein möglicher Weg um diese tangentialen Bewegungen zu realisieren ist das elektromagnetische Rühren in der Kokille. Es ist ein weit verbreitetes Werkzeug um die Strömung beim Rundstranggießen zu beeinflussen und wird für die Mehrzahl der Produkte bei Voestalpine Stahl Donawitz verwendet. Da Messungen im Stahlwerk kompliziert sind und der Aufbau physikalischer Modelle sehr schwer und/oder teuer ist, sind numerische Simulationen die nahezu einzige Möglichkeit, einen tieferen Einblick in die Stahlströmung zu erhalten. In dieser Arbeit wird die volle Kopplung zwischen Strömungsfeld und Magnetfeld berücksichtigt. Die Stahlströmung wird mit Hilfe eines auf Finiten Volumen basierenden Strömungssimulationsprogramms berechnet, wogegen das Magnetfeld mit der Methode der Finiten Elemente simuliert wird. Die Temperaturverteilung in der Kokille hat einen großen Einfluss auf die magnetische Abschirmwirkung der Kokille und ändert dadurch die magnetische Flussdichte und des Weiteren die Lorentz-Kräfte im Strang. Die Ergebnisse der gekoppelten Simulationen werden mit anderen (simpleren) Methoden, die oft in der Literatur Anwendung finden, verglichen.

Die Simulation des Stahlherstellungsprozesses entwickelte sich in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Werkzeug bei der Prozessoptimierung. Im Zuge des KnetMET-Projektes wurden unter anderem Simulationen der RHAnlage, der Strömung im Verteilergefäß und der Strömung in der Stranggusskokille durchgeführt. Es werden zu jedem Teilprojekt Ergebnisse und Schlussfolgerungen dieser Simulationen dargestellt. Optimization of Metallurgical Processes by Means of Simulation.Over the recent years simulation of the production process of steel emerge as indispensable tool for process optimization. In course of the KnetMet project simulations of a RH degasser, the fluid flow in a tundish und the fluid flow in a continuous casting mould were performed. Subsequently, the results and conclusions are listed to each mentioned topic. EinleitungDie Simulation ist schon seit längerer Zeit ein wichtiger Bestandteil der Prozessentwicklung und trägt zum Prozessverständnis sehr stark bei. Neben der experimentellen Simulation hat sich vor allem der Bereich der numerischen Simulation in den letzten Jahren massiv weiterentwickelt. Dieser Tendenz wurde bereits vor ca. vier Jahren Rechnung getragen, indem ein Teilprojekt des Industriellen Kompetenznetzwerks für "Metallurgische Verfahrensentwicklung" (KnetMet) sich diesem Thema widmet.Beim Projekt "CFD-und FEM-Berechnungen zur Optimierung metallurgischer Prozesse" handelt sich um ein öffentlich gefördertes Projekt, an dem die Voestalpine Stahl Donawitz GmbH, die Voestalpine Stahl Linz GmbH und die RHI AG teilnehmen. Ziel ist die Anwendung und Weiterentwicklung der Simulationsmethoden bei metallurgischen Prozessen. Als akademischer Partner konnte das Institut für Strömungslehre und Wärmeübertragung der Johannes-Keppler-Universität (JKU) in Linz gewonnen werden.Im folgenden Artikel wird ein Überblick der Arbeitsschwerpunkte des KnetMet-Teilprojekts gegeben.

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