Method for Determining the Time Constants Characterizing the Intensity of Steel Mixing in Continuous Casting Tundish

A common method used in identification of hydrodynamics phenomena occurring in Continuous Casting (CC) device's tundish is to determine the RTD curves of time. These curves allows to determine the way of the liquid steel flowing and mixing in the tundish. These can be identified either as the result of numerical simulation or by the experiments - as the result of researching the physical models. Special problem is to objectify it while conducting physical research. It is necessary to precisely determine the time constants which characterize researched phenomena basing on the data acquired in the measured change of the concentration of the tracer in model liquid's volume. The mathematical description of determined curves is based on the approximate differential equations formulated in the theory of fluid mechanics. Solving these equations to calculate the time constants requires a special software and it is very time-consuming. To improve the process a method was created to calculate the time constants with use of automation elements. It allows to solve problems using algebraic method, which improves interpretation of the research results of physical modeling.

Powszechnie stosowaną metodą w identyfikacji zjawisk hydrodynamicznych, zachodzących w kadzi pośredniej urządzenia COS, jest wyznaczanie krzywych czasu rezydencji RTD. Krzywe te umożliwiają określenie sposobu przepływu i mieszania się ciekłej stali w kadzi pośredniej. Mogą one być wyznaczane zarówno metodami numerycznymi jak i w sposób eksperymentalny, jako wynik badań na modelach fizycznych. Szczególny problem stanowi ich obiektywizacja w przypadku badań fizykalnych. Konieczne jest wówczas precyzyjne wyznaczenie stałych czasowych charakteryzujących badane zjawiska na podstawie danych uzyskanych z pomiaru zmiany stężenia znacznika w objętości cieczy modelowej. Matematyczny opis wyznaczonych krzywych opiera się na złożonych równaniach różniczkowych, sformułowanych w teorii mechaniki płynów. Rozwiązywanie tych równań, w celu wyznaczenia wspomnianych stałych czasowych, wymaga specjalistycznego oprogramowania oraz jest czasochłonne. Aby usprawnić ten proces opracowano sposób wyznaczania stałych czasowych z wykorzystaniem metody elementów automatyki. Umożliwia ona rozwiązywanie problemu metodami algebraicznymi, co zdecydowanie usprawnia interpretację uzyskiwanych wyników badań modelowania fizycznego.