Steel/Slag Interface Behavior under Multifunction Electromagnetic Driving in a Continuous Casting Slab Mold

Abstract

The transient numerical model combined with the volume of fluid (VOF) approach is employed to investigate the steel/slag interface behavior under multifunction electromagnetic driving in a continuous casting slab mold. Here, electromagnetic stirring (EMS) and electromagnetic braking (EMBr), respectively, are chosen as flow multifunction control technologies in the upper and lower areas of the mold. The computational models are validated with measurement results. The results show that multifunction electromagnetic driving changes the flow pattern, which has the potential to simultaneously meet the requirements of the steel flow in the regions above and below the nozzle, ensuring the uniformity and activity of the molten steel in the upper region of the mold and avoiding the excessive depth of the impinging jet. After EMS, the steel forms a deflected circulation flow at the steel/slag interface, and the surface velocity distribution is more uniform. EMBr still has the function of stabilizing the meniscus when multifunction electromagnetic driving is applied. Taking wave height and wave amplitude as evaluation criteria, the influence of EMS and EMBr on the steel/slag interface can be evaluated and controlled to some extent by observing the key points.

Comportamiento termo fluidodinámico del acero en un molde de colada continua: una revisión

“…Actualmente el uso de polvos como lubricantes se ha convertido en una práctica prioritaria debido a su fuerte impacto en la calidad [8], [11], [26], su introducción manual en el molde genera variaciones en el espesor e inestabilidad en el menisco, pero, con el uso de métodos de alimentación automática se ha logrado mejorar estas condiciones [52]. De ocurrir fluctuación en el nivel o alta velocidad, puede producirse atrapamiento de escoria, pero una baja fluctuación no favorece la flotación de inclusiones y la transferencia de calor [70]. Al introducir los polvos en el molde, quedan nadando sobre la superficie del acero, formando las tres capas de la Figura 6: la capa superior es de polvo en su estado original, más abajo esta un polvo sinterizado y luego una de escoria líquida en contacto con el acero líquido.…”

“…Los campos electromagnéticos en la colada continua se utilizan para frenar y para agitar el metal líquido en el molde y en la zona de enfriamiento secundario [70]. Con el frenado se logra reducir la variación del flujo, disminuir la velocidad, aumentar la temperatura cerca del menisco, disminuir la diferencia de temperatura en el molde y reducir el impacto del flujo cerca de la pared estrecha del molde, mientras que con el uso de la agitación se contribuye a una gran tasa de inclusión flotante, una distribución uniforme de la temperatura, una distribución homogénea de solutos, una costra solidificada uniforme y una alta calidad del producto colado de acero [55], [70]. Los agitadores magnéticos en el molde producen movimientos de giro en la fracción del metal líquido, generando desplazamientos desde el centro de la pieza hacia la intercara de solidificación.…”

“…A pesar de que la agitación magnética mejora la calidad del producto colado, esto generan altos costos en equipos y en electricidad, y, por consiguiente, incrementa el valor del producto de acero [55]. En las últimas décadas el uso de agitación y frenado de forma combinada es tendencia en el desarrollo de tecnología de control del flujo de acero en el molde de colada continua [57], [70].…”

Influences of the Braking Effect of Ruler EMBr on Molten Steel Flow and Steel–Slag Interface Fluctuation in a Continuous Casting Mold

“…The violent upward backflow moves upward along a casting direction and tends to form unstable fluctuations in the meniscus region. Such instability and fluctuation can induce entrapment of mold powder in an internal flow and irregular growth of an initial solidified shell on the slab mold wall [5]. Unlike the flow characteristics of upward backflow, the intensified downward backflow entrains nonmetallic inclusions and penetrates deeply into the mold.…”

“…For a given slab caster, if the flow behavior of molten steel cannot be controlled within an optimal range, the disturbed flow of molten steel inside the mold will exist for a long time [5]. Hence, to obtain a stable continuous casting process, it is indispensable to optimize parameters related to the molten steel flow in the mold [10].…”