Numerical simulation of the molten steel flow in the tundish of CSC machine

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.

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia ciagłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciagłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Do rozważań wybrano jednowylewowa kadź pośrednia przeznaczona 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 predkości i temperatury ciekłej stali. Badano w ten sposób wpływ modyfikacji wnętrza kadzi na pola prędkości w fazie ciekłej stali, które maja istotny wpływ na jakość wlewka ciagłego odlewania.