Assessment of Cooling Conditions of a Continuous Casting Machine for Steel Billets Based on Surface Temperature Measurements

Abstract

For the correct simulation of solidification and temperature evolution in the continuous casting of steel, the determination of boundary conditions describing the heat-transfer phenomena through the strand surface, in each cooling zone of the casting machine, is extremely important. These boundary conditions are usually expressed as heat fluxes or heat transfer coefficients. In the present study, the surface temperature of the steel billet was experimentally determined in a steelmaking plant by infrared pyrometers positioned along the secondary cooling zone during real operation of a continuous casting machine. These data were used as input information into an Inverse Heat Transfer Code, implemented in this work, in order to permit the heat transfer coefficients of each spray cooling zone to be determined. The resulting simulations of temperature evolution during continuous casting have shown that the solidification was not complete at the unbending point and that there was a risk of breakout at the mold exit under the adopted operating conditions.

Initial Solidification and Its Related Heat Transfer Phenomena in the Continuous Casting Mold

“…In addition, breakouts also result in the lost of production time and significant yield penalties. Breakouts are broadly classified into two categories: sticking‐type breakout and cracking‐type breakout . There are several factors to influence breakouts in the casting process.…”

Modelagem numérica bidimensional da solidificação no processo de lingotamento contínuo de geometrias cartesianas e cilíndricas

“…T ex = temperatura da água na saída do circuito de refrigeração Muitos modelos matemáticos voltados para a análise da solidificação no processo de lingotamento contínuo têm sido estudados e utilizados há muitos anos, tanto os modelos de geometria cartesiana. (BRIMACOMBE, 1993;SPIM JR, 1993;SAMARASEKERA, 1994;CHEUNG, 1999;SANTOS, 2001;MENG;THOMAS, 2003;CHEUNG;TACONI;) como os de geometria cilíndrica (STRAFFELINI et al, 2011;VYNNYCKY, 2013;ASSUNÇÃO;OLIVEIRA, 2015;ZHANG et al, 2015;TKADLEČKOVÁ et al, 2016) Idealmente, a descrição completa da solidificação nesse processo, em termos matemáticos, engloba o acoplamento direto de modelos de transferência de calor e massa, permitindo, assim, responder a questões primordiais da influência de variáveis de processo na qualidade dos produtos gerados, possibilitando uma adequada programação prévia da produção. A implementação destes modelos em computador, favorece o desenvolvimento de sistemas de controle e simuladores que permitem alcançar a otimização dos custos de produção com a maximização da qualidade final dos produtos, pois devido a razões econômicas, não é viável realizar testes experimentais durante o processo de lingotamento contínuo para avaliar a influência dos parâmetros operacionais.…”

“…Muitas abordagens diferentes (STRAFFELINI et al, 2011;CHEUNG;TACONI;VYNNYCKY, 2013;TKADLEČKOVÁ et al, 2016) têm sido utilizadas para determinar os modelos matemáticos de transferência de calor. Uma delas, denominada analogia elétrica para a transferência de calor, consiste em transformar as barreiras ao fluxo térmico em resistências térmicas, cujos efeitos são somados como um arranjo de resistências em série ou em paralelo.…”