Mathematical modeling and industrial experiment of liquid steel flow in the three outlets continuous casting bloom tundish

The dynamic development of the continuous steel casting (CSC) process has resulted in the application of this technology to the casting of steel semi-finished products on a mass scale. In the CSC process, before the cooling and solidification of liquid steel commences, the liquid metal dynamically flows through the steelmaking ladle, the tundish and the mould. Therefore, the control of steel flow is the key to the correct process. One of the metallurgical device in which the control of steel flow hydrodynamics is of crucial importance is the tundish. The subject of investigation within the present study was a three-nozzle tundish designed for casting of blooms. The software program Ansys-Fluent R was employed for the analysis of tundish operation. For the verification of the correctness of obtained results, an industrial experiment was carried out. For modification of the hydrodynamic conditions within the working volume of the tundish, two flow control devices were proposed, namely: a dam and a dam with an overflow window. The outcome of performed computer simulations were liquid steel flow fields and residence time distribution curves.

Dynamiczny rozwój procesu ciągłego odlewania stali spowodował masowe zastosowanie tej technologii do odlewania pół- wyrobów stalowych. W procesie COS zanim nastąpi proces chłodzenia ciekłej stali i krzepnięcia, metal dynamicznie przepływa przez układ kadź stalownicza, kadź pośrednia a krystalizator. W związku z tym faktem kontrola przepływu stali jest kluczem do poprawnego przebiegu procesu. Jednym z urządzeń metalurgicznych w którym sterowanie hydrodynamiką przepływu stali jest niezwykle ważne jest kadź pośrednia. W niniejszej pracy badanym obiektem była trój wylewowa kadź pośrednia przeznaczona do odlewania wlewków kwadratowych. Do analizy pracy kadzi wykorzystano program komputerowy Ansys-Fluent®. Dla weryfikacji poprawności otrzymanych wyników badań wykonano eksperyment przemysłowy. Do modyfikacji warunków hydrodynamicznych w objętości roboczej kadzi pośredniej zaproponowano dwa rodzaje urządzeń sterujących przepływem: przegrodę i przegrodę z oknem przelewowym. Efektem wykonanych symulacji komputerowych były pola przepływu ciekłej stali oraz krzywe czasu przebywania.