Numerical model of thermal and flow phenomena the process growing of the CC slab

The mathematical and numerical simulation model of the growth of the solid metal phase within a continuous cast slab 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 and the solid phase volume fractions in the mushy zone. This formulation of the problem is called a complex model in contrast to the simplified model in which the conduction equation is solved only. The problem was solved by the finite element method. A numerical simulation of the cast slab solidification process was made for different cases of continuous casting mould pouring by molten metal. The influences of cases of the continuous casting mould pouring on the velocity fields in liquid phase and the solid phase growth kinetics of the cast slab were estimated, because these magnitudes have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej we wlewku 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. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Takie sformułowanie zadania nazwano modelem złożonym w przeciwieństwie do modelu uproszczonego, w którym rozwiązuje się tylko równanie przewodnictwa. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Analizie poddano krystalizator o przekroju poprzecznym prostokątnym. Symulacje numeryczne procesu krzepnięcia wlewka wykonano dla różnych wariantów doprowadzenia ciekłego metalu do krystalizatora. Badano w ten sposób wpływ zalewania krystalizatora na pole prędkości w fazie ciekłej i kinetykę narastania fazy stałej wlewka, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania stali.