Numerical Analysis of Liquid Steel Flow Structure in the One Strand Slab Tundish with Subflux Turbulence Controller and Dam

This paper presents a strategy of the cooling parameters selection in the process of continuous steel casting. Industrial tests were performed at a slab casting machine at the Arcelor Mittal Poland Unit in Krakow. The tests covered 55 heats for 7 various steel grades. Based on the existing casting technology a numerical model of the continuous steel casting process was formulated. The numerical calculations were performed for three casting speeds -0.6, 0.8 and 1 m min -1 . An algorithm was presented that allows us to compute the values of the heat transfer coefficients for the secondary cooling zone. The correctness of the cooling parameter strategy was evaluated by inspecting the shell thickness, the length of the liquid core and the strand surface temperature. The ProCAST software package was used to construct the numerical model of continuous casting of steel.

Section: Strategy Of the Cooling Parameters Selectionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Strategy of Cooling Parameters Selection in the Continuous Casting of Steel

Falkus

Miłkowska-Piszczek

2016

“…The calculations of model flow velocity scales and flow time (S Q i S t ) were made by assuming that in a real conditions cross-section of the cast ingot is 140 x 140 mm, with the casting speed v odl = 2 m·min −1 = 0,03 m·s −1 . Physical model of steel CC device is designed for visualization character test and thanks to the installed measuring apparatus it enables the determination of residence curves -RTD [9][10][11][12].…”

Section: Model Testsmentioning

confidence: 99%

Effect of Temperature Fields Heterogeneity in the Tundish on Primary Structure of Continuously Cast Ingots

Pieprzyca

Kudliński

Merder

2015

The formation of the cast strands' primary structure is a very complex process in terms of the thermodynamics and physicochemical. It occurs during solidification and crystallization of the liquid steel in the crystallizer and in the secondary cooling zone of the CC device. On the basis of the experience gained in the industry and knowledge arising from theory of metals and alloys solidification it can be concluded, that substantial influence on the shape of cast strands primary structure have the temperature of overheating of the liquid steel above liquidus temperature and solidification velocity. A proper control of those casting parameters allows to obtain the cast strands with desired primary structure. In the one and two-way symmetric devices regulation like this is not problematic, in the multi-way devices -specially in the asymmetric -causes a series of problems. In those devices can occur a major temperature difference in each outlet zone of the tundish working space caused by i.e. the distance length diversity of liquid steel stream from the inlet to each outlet and by disadvantageous layout of liquid steel flow zones (turbulent flow zone, plug flow and dead zones) in working area of tundish. Particularly high values of those diversity can be expected in the asymmetric tundishes.The article presents results of laboratory research -model and industrial regarding impact of the liquid steel overheating temperature, but also heterogeneity of the temperature fields in the tundish on primary structure of the cast strands.Keywords: steel, steel continuous casting, physical modelling, primary structure Tworzenie się struktury pierwotnej wlewków ciągłych jest bardzo złożonym, pod względem termodynamicznym i fizykochemicznym procesem. Zachodzi on w trakcie krzepnięcia i krystalizacji ciekłej stali w krystalizatorze i strefie wtórnego chłodzenia urządzenia COS. Na podstawie doświadczeń uzyskanych z praktyki przemysłowej oraz wiedzy wynikającej z teorii krzepnięcia metali i ich stopów można stwierdzić, że istotny wpływ na postać struktury pierwotnej wlewków ciągłych ma temperatura przegrzania ciekłej stali ponad temperaturę likwidus oraz prędkość krzepnięcia. Właściwa regulacja tych parametrów odlewania umożliwia uzyskiwanie wlewków o wymaganej strukturze pierwotnej. O ile w urządzeniach jednożyłowych i dwużyłowych symetrycznych taka regulacja nie stwarza większych problemów, to w urządzeniach wielożyłowych, a szczególnie niesymetrycznych nastręcza szereg problemów. W tego typu urządzeniach mogą wystąpić znaczne różnica temperatury w poszczególnych strefach wylewowych przestrzeni roboczej kadzi pośredniej, spowodowane np. zróżnicowaniem długości drogi dotarcia strumienia ciekłej stali z punktu wlewowego do poszczególnych wylewów i niekorzystnym układem stref przepływu ciekłej stali (strefy przepływu turbulentnego, tłokowego i stref martwych) w przestrzeni roboczej kadzi pośredniej. Szczególnie dużych wartości tych różnic można się spodziewać w kadziach niesymetrycznych.W artykule przedstawiono wyniki badań laborato...

“…These operations are for example the temperature control of alloy and chemical composition, the melt flow control to enable the non-metallic inclusion separation and transport them to the slag layer. Flow behaviour in the tundish is governed mainly by the size and shape of the tundish and the location of flow control devices, such as dams, weirs, filters, pour pad, baffles with holes and turbulence inhibitors [3,4]. These devices are designed to allow the implementation of the main objective of the flow in the tundish which is to ensure uniformity and inclusion removal, while avoiding flow-related problems.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect Of Steel Flow Control Devices On Flow And Temperature Field In The Tundish Of Continuous Casting Machine

Sowa¹

2015

The mathematical model and numerical simulations of the liquid steel flow in a tundish are presented in this paper. The problem was treated as a complex and solved by the finite element method. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature. The single-strand tundish is used to casting slabs. The internal work space of the tundish was modified by flow control devices. The first device was a pour pad situated in the pouring tundish zone. The second device was a dam. The third device was a baffle with three holes. The dam and baffle were placed in the tundish at different positions depending on the variant. The main purpose of using these was to put barriers in the steel flow path as well as give directional metal flow upwards which facilitated inclusion floatation. The interaction of flow control devices on hydrodynamic conditions was received from numerical simulations. As a result of the computations carried out, the liquid steel flow and steel temperature fields were obtained. The influences of the tundish modifications on the velocity fields in liquid phase of the steel were estimated, because these have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.Keywords: Numerical simulation, molten metal flow, continuous casting, tundish W pracy przedstawiono model matematyczny i wyniki symulacji numerycznych przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo rozwiązując go metodą elementów skończonych. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury. Do rozważań wybrano jednowylewową kadź pośrednią przeznaczoną do odlewania wlewków płaskich. Przestrzeń robocza kadzi pośredniej była modyfikowana i zabudowywana urzą-dzeniami sterującymi przepływem ciekłej stali. Pierwszym urządzeniem była kształtka podwylewowa umieszczona w strefie zasilania kadzi pośredniej. Drugim urządzeniem była tama a trzecim przegroda z trzema oknami przelewowymi. Tama i przegroda były umiejscawiane zamiennie w różnych położeniach zależnie od wariantu. Głównym celem zastosowania tych modyfikacji było wymuszenie spokojnego mieszania cieczy metalicznej oraz ukierunkowanie płynięcia metalu w górę, które wspomaga flotacyjne unoszenie wtrąceń do warstwy żużla. Wpływ zastosowanych w kadzi pośredniej urządzeń sterujących na warunki hydrodynamiczne przepływu ciekłej stali oceniano na podstawie symulacji komputerowych. W wyniku obliczeń numerycznych otrzymano pola prędkości i temperatury ciekłej stali. Analizowano wpływ modyfikacji wnętrza kadzi na rozkłady prędkości w fazie ciekłej stali, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania.