Numerical Simulation of the Molten Steel Flow in the Tundish of CSC Machine / Symulacja Numeryczna Przepływu Ciekłej Stali W Kadzi Pośredniej Urządzenia COS

Abstract

The mathematical and numerical simulation model of the liquid steel flow in a tundish is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with the convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature. The problem was solved by the finite element method. The one-strand slab tundish is used to casting slabs. The internal work space of the tundish was modified by flow control devices. The first device was a striker pad situated in the pouring tundish zone. The second device was a baffle with three holes. 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 visualization of 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: Continuous casting, tundish, molten metal flow, numerical simulation W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględ-niono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Do rozważań wybrano jednowylewową kadź pośrednią przeznaczoną do odlewania wlewków płaskich. Przestrzeń robocza kadzi pośredniej została zmodyfikowana i zabudowana urządzeniami sterującymi przepływem ciekłej stali. Pierwszym urządzeniem był amortyzator kadzi pośredniej umieszczony w strefie jej zasilania. Drugim urządzeniem była przegroda z trzema oknami przelewowymi. Głównym celem użycia tych urządzeń było umieszczenie przeszkód na drodze przepływu stali wymuszających spokojne mieszanie cieczy metalicznej jak również ukierunkowanie płynięcia metalu w górę umożliwiające flotacyjne unoszenie wtrąceń do warstwy żużla. Wizualizacje oddziaływania zabudowy kadzi pośredniej na warunki hydrodynamiczne uzyskano na podstawie wyników otrzymanych z symulacji komputerowej przepływu ciekłej stali. W wyniku obliczeń numerycznych otrzymano pola prędkości i temperatury ciekłej stali. Badano w ten sposób wpływ modyfikacji wnętrza kadzi na pola prędkości w fazie ciekłej stali, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania.

Numerical Modelling Of Thermal And Structural Phenomena In Yb:YAG Laser Butt-Welded Steel Elements

“…Temperature field during material melting and solidification is affected by the latent heat of fusion. Macro models describing solidification process for both pure metals [20][21][22][23] and alloys [24][25][26][27][28] can be found in the literature. Mostly, one domain approach is used with fuzzy solidification front in the model where latent heat is included into effective heat capacity.…”

Piv Method and Numerical Computation for Prediction of Liquid Steel Flow Structure in Tundish

“…During casting, the refractory lining of the tundish and the slag powders used guarantee the thermal stabilization needed for maintaining the casting temperature required for a given steel grade. Because of the liquid steel residing in the tundish for a specific duration (which is limited by the tundish capacity and the casting speed), it is essential to monitor the tundish operation by analyzing the hydrodynamic conditions [3][4][5]. The main and side liquid steel stream present in the tundish working space form a complex metal circulation pattern.…”

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

“…However, the efficiency of inclusion removal by simple flotation in the tundish is generally limited by the residence time of liquid metal as it flows through a tundish and the rise velocity of the buoyant particles. The rise velocity of a particle is a function of its size, smaller particles are harder to remove [6][7][8]. The flow pattern is also affected by the steel flow rate and its temperature distribution.…”

“…Empirical studies of the liquid metal flow in the tundish, due to the high temperatures and a lack of optical access, are almost impossible. For this reason, the numerical modelling is currently the main tool for analyzing the phenomena of continuous casting process [1][2][3][4][5][6][8][9][10]. In the present study, the numerical simulation was used.…”