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

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.

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 laboratoryjnych - modelowych i przemysłowych dotyczących wpływu temperatury przegrzania ciekłej stali oraz niejednorodności pól temperaturowych w kadzi pośredniej na strukturę pierwotną wlewków stalowych.