This paper presents development and the application of a numerical model of the continuous steel casting process to optimise the strand solidification area. The design of the numerical model of the steel continuous casting process was presented and which was developed based on the actual dimensions of the slab continuous casting machine in ArcelorMittal Poland Unit in Kraków. The S235 steel grade and the cast strand format of 220×1280 mm were selected for the tests. Three strand casting speeds were analysed: 0.6, 0.8 and 1 m min −1 . An algorithm was presented, allowing the calculation of the heat transfer coefficient values for the secondary cooling zone. In order to verify the results of numerical simulations, additional temperature measurements of the strand surface within the secondary cooling chamber were made. The ProCAST software was used to construct the numerical model of continuous casting of steel.Keywords: continuous casting of steel, numerical modelling, optimization technological parameters, metallurgical length W pracy przedstawiono zastosowanie numerycznego modelu procesu COS do optymalizacji obszaru krzepnięcia pasma. Zaprezentowano budowę numerycznego modelu procesu ciągłego odlewania stali, który opracowany został na podstawie rzeczywistych wymiarów maszyny do odlewania wlewków płaskich w Arcelor Mittal Poland Oddział Kraków. Do badań wybrano gatunek stali S235 przy odlewanym formacie wlewków 220×1280 mm. Analizowano trzy prędkości odlewania wlewka: 0.6, 0.8 oraz 1 m min −1 . Zaprezentowano algorytm pozwalający obliczyć wartości współczynników wymiany ciepła dla strefy wtórne-go chłodzenia wraz z możliwością wyznaczenia natężenia przepływu w poszczególnych strefach natrysku. W celu weryfikacji wyników symulacji numerycznych przeprowadzono dodatkowe pomiary temperatury powierzchni pasma w komorze wtórnego chłodzenia. Do budowy numerycznego modelu COS wykorzystano pakiet oprogramowania ProCAST.
This paper presents the findings of research conducted concerning the determination of thermal boundary conditions for the steel continuous casting process within the primary cooling zone. A cast slab -with dimensions of 1100 mm×220 mmwas analysed, and models described in references were compared with the authors' model. The presented models were verified on the basis of an industrial database. The research problem was solved with the finite element method using the ProCAST software package.Keywords: continuous casting of steel, heat transfer coefficient, numerical modelling, ProCAST W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wyznaczenia termicznych warunków brzegowych dla procesu ciągłego odlewania stali w obszarze strefy pierwotnego chłodzenia. Analizie poddano wlewek płaski o wymiarach 1100×220 mm. W obliczeniach porównano modele opisane w literaturze wraz z modelem własnym. Zaprezentowane modele zweryfikowano na podstawie przemysłowej bazy danych. Zadanie zostało rozwiązane metodą elementów skończonych z zastosowaniem pakietu oprogramowania ProCAST.
The results of investigations relating the determination of thermal boundary conditions for continuous casting of steel were presented in the paper. The slab of dimensions 1100 mm x 220 mm was analyzed. In numerical calculations two models were compared. The first was the simple one and it used average heat transfer coefficient in both cooling zones. The second one used complex models in primary and secondary cooling zones. The presented models were verified on basing on an industrial data base. The problem was solved by the finite element method and the commercial numerical packet ProCAST.Keywords: continuous, casting of steel, boundary conditions, numerical modeling W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wyznaczenia termicznych warunków brzegowych dla procesu ciągłego odlewania stali. Analizie poddano wlewek płaski o wymiarach 1100 mm × 220 mm. W obliczeniach porównano modele uproszczone, wykorzystujące średni współczynnik wymiany ciepła w strefie chłodzenia pierwotnego i wtórnego oraz modele rozbudowane. Zaprezentowane modele zweryfikowano na podstawie przemysłowej bazy danych. Zadanie zostało rozwiązane metodą elementów skończonych z zastosowaniem pakietu numerycznego ProCAST.
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 220×1100mm, 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.Keywords: continuous steel casting, numerical modelling, viscosity, rheology, ProCASTModelowanie 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 rozkład temperatury krzepnącego pasma o wymiarach 220×1100 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 reologicznych 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 po...
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.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.