W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych przepływu w kadziach pośrednich różniących się urządzeniami sterującymi przepływem. Obliczenia numeryczne przeprowadzono za pomocą komercyjnego kodu Fluent. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń matematycznych otrzymano pola prędkości ciekłej stali oraz kinetycznej energii turbulencji. The paper presents results of numerical simulations of st[...]

W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej przepływu stali w sześciowylewowej kadzi pośredniej wyposażonej w system zatyczkowy. Przedmiotem obliczeń jest kadź pośrednia do odlewania wlewków o przekroju prostokątnym stosowana w jednej z krajowych hut stali. Do symulacji numerycznej procesu odlewania stali wykorzystano model matematyczny, do rozwiązania którego zastosowano program Fluent ®. W symulacji numerycznej do modyfikacji przepływu stali w kadzi pośredniej zastosowano podstrumieniowy regulator turbulencji. W rezultacie obliczeń numerycznych otrzymano: pola przepływu, temperatury i czasu przebywania stali w kadzi oraz bezwymiarową liczbę wyporu. The paper presents the results of computer simulation of steel flow in the six-outlets tundish with stopper rod system. Th[...]

  W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej zachowania się wtrąceń niemetalicznych w ciekłej stali podczas przepływu stali przez kadź pośrednią, wyposażoną w system zatyczkowy. Przedmiotem obliczeń jest kadź pośrednia do odlewania wlewków płaskich stosowana w jednej z krajowych hut stali. Do symulacji numerycznej przepływu stali i wtrąceń niemetalicznych wykorzystano model matematyczny bilansu populacji. Symulacje komputerowe wykonano w warunkach niestacjonarnych. W rezultacie obliczeń numerycznych otrzymano pola rozkładu frakcji wtrąceń niemetalicznych w ciekłej stali. The paper presents the results of computer simulation of non-metallic inclusions behaviour in the liquid steel during steel flow through the tundish with stopper rod system. The tundish is used in the polish steel mill to process of continuous casting slabs. The population balance model was used to solve the mathematical model of steel and non-metallic inclusions flow. Computing simulation was performed in the non-stationary conditions. As a results of numerical simulation the fields of non-metallic inclusions volume fraction in the liquid steel have been obtained. Słowa kluczowe: wtrącenia niemetaliczne, zjawisko wzrostu, kadź pośrednia, modelowanie matematyczne Key words: non-metallic inclusions, growth phenomenon, tundish, mathematical modelling.1. Wstęp. Ilość, rodzaj i wielkość wtrąceń niemetalicznych (WN) w ciekłej stali decyduje o jakości ciekłego metalu i jego przydatności do procesów odlewania i przeróbki plastycznej podczas, których metalurdzy otrzymują stalowe półprodukty lub produkty finalne. Wymagania dotyczące zawartości WN w ciekłej stali są zróżnicowane i zależą [...]

  W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych przepływu ciekłej stali i rozkładu stężenie azotu w urządzeniu RH (Ruhr- stahl Heraeus) oraz wyniki badań eksperymentalnych. Obliczenia numeryczne prowadzone były przy użyciu komercyjnych progra- mów Ansys-Fluent i Comsol Multiphysics®. Na podstawie przeprowadzonych symulacji numerycznych uzyskano pola prędkości stali oraz pola stężenia azotu w stali w trakcie procesu odgazowania w komorze urządzenia RH. Wyniki eksperymentalne z urządze- nia RH pracującego w jednej z krajowych hut posłużyły do weryfikacji modelu matematycznego. The paper presents the results of numerical simulations of steel flow and nitrogen distribution in the reactor of RH (Ruhrstahl Heraeus) and the results of experimental research. Numerical simulations were carried out by comercials codes Ansys-Fluent and Comsol Multiphysics®. In effect of numerical calculations liquid steel velocity and nitrogen distributions have been obtaind. The experimental results of the RH reactor operating in one of the Polish Steelworks used to verification mathematical model. Słowa kluczowe: urządzenie RH, modelowanie numeryczne, przepływ cieczy, odazotowanie stali Key words: reactor of RH, numerical modelling, fluid flow, denitrogenization of steel Tabela 1. Skład chemiczny stali oraz temperatura dla planowanego gatunku przed i po procesie odgazowania Table 1. Chemical composition of steel and temperature for the examined heats before and after the degassing process Skład chemiczny stali AREMA-SS Temp. T, (oC) C (%) Mn (%) Si (%) P (%) S (%) Al (%) Cr (%) N (%) Przed odgazowaniem 1582 0,74 1,120,350,0180,0170,0040,230,0075 Po odgazowaniem 1552 0,78 1,150,350,0180,0150,0060,240,006 S. 776 UHTNIK-WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr 9 2. Op[...]

  W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących kształtowania się struktury hydrodynamicznej ciekłej stali w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich. Testowano trzy warianty głębokości zanurzenia wylewu. Na podstawie wykonanych symulacji numerycznych dokonano analizy struktury przepływu w zależności od położenia wylewu zanurzeniowego. Porównano rozkład wartości prędkości wzdłuż węższej ściany krystalizatora oraz wartości intensywności turbulencji poniżej poziomu menisku ciekłej stali. The paper presents the results of research on the liquid steel hydrodynamic structure formation in the continuous slab casting mold. Three variants of the nozzle submergence depth were tested. Based on the carried out numerical simulations, the structure of the liquid steel flow, depending on the position of the submerged entry nozzle, have been analyzed. The distribution of the velocity magnitudes along the narrow mold face and the turbulence intensity below level of liquid steel meniscus have been compared. Słowa kluczowe: ciągłe odlewanie stali, krystalizator, wylew zanurzeniowy, symulacja numeryczna Key words: continuous casting, mold, submerged entry nozzle, numerical simulation.1. Wstęp. W procesie odlewania ciągłego ciekła stal dostarczana jest z kadzi pośredniej, przez wylew zanurzeniowy, do chłodzonego wodą krystalizatora. Struktura przepływu ciekłej stali w objętości roboczej krystalizatora ma zasadniczy wpływ na powodzenie całego procesu, a tym samym na jakość wyprodukowa- nego wlewka ciągłego. W przypadku krystalizatorów służących do odlewania wlewków płaskich optymalna struktura przepływu określana jest strukturą podwójnie zawirowanego przepływu (DRF - Double Roll Flow) (rys. 1) [1]. Kształtowanie się struktury hydrodynamicznej w krystalizatorze jest procesem złożonym i zależy od szeregu czynników, takich jak prędkości odlewania [2], rozwiązań konstrukcyjnych wylewu zanurzeniowego [3, 4], głębokości jego zanurzenia w kąpieli [...]

  W pracy dokonano oceny wpływu czynników technologicznych na za􀀐 ciąganie ciekłego żużla w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlew􀀐 ków płaskich. Badania miały formę badań modelowych, prowadzonych na modelu wodnym krystalizatora z wylewem zanurzeniowym, wyko􀀐 nanym w skali liniowej Sl = 0,4. Badano wpływ następujących czynni􀀐 ków na krytyczną prędkość odlewania: właściwości fizykochemicznych ciekłego żużla, grubości warstwy ciekłego żużla, głębokości zanurzenia wylewu oraz rodzaju zastosowanego wylewu zanurzeniowego. Na pod􀀐 stawie przeprowadzonych badań ustalono optymalne warunki odlewania dla dwóch wylewów zanurzeniowych różniących się między sobą geo􀀐 metrią otworów wylewowych. Słowa kluczowe: ciągłe odlewanie stali, krystalizator, porywanie ciekłe􀀐 go żużla, modelowanie fizyczne, metoda Taguchi’ego.1. Wstęp. W procesie ciągłego odlewania (COS) ciekła stal transportowana jest z kadzi pośredniej do krystalizatora w przeważającej większości rozwiązań technologicznych przez wylew zanurzeniowy, którego głównymi zadania􀀐 mi są: ochrona strumienia ciekłego metalu przed utlenie􀀐 niem oraz odpowiednie ukierunkowanie ruchu ciekłej stali w krystalizatorze. W przypadku odlewania wlewków płaskich powszechnie stosuje się wylewy zanurzeniowe o dwóch otworach bocznych, które mają za zadanie utwo􀀐 rzenie korzystnej z punktu widzenia jakości odlewanego wlewka struktury hydrodynamicznej o nazwie Double Roll Flow, polegającej na formowaniu się dwóch stref recyr􀀐 kulacyjnych o przeciwnym kierunku ruchu. Pomimo stale powiększającej się wiedzy metalurgicznej i nieustannemu rozwojowi technologii COS "zaciąganie" ciekłego żużla krystalizatorowego w dalszym ciągu stanowi istotny pro􀀐 blem [9]. Zjawisko to jest bezpośrednio związane z hydro􀀐 dynamiką przepływu w górnym obszarze krystalizatora, w szczególności ze składową prędk[...]

  Wstęp. Badaniom struktury przepływu stali w krystalizatorze do ciągłego odlewania wlewków płaskich poświęca się dużo uwagi, ponieważ ma ona istotny wpływ na końcową jakość otrzymanego półwyrobu hutniczego [5, 6], może m.in. przyczyniać się do zanieczyszczenia wlewka na skutek zaciągania kropel ciekłego żużla krystalizatorowego w głąb ciekłej stali [4]. Optymalną strukturę przepływu stali w krystalizatorze współpracującym z dwuotworowym wylewem zanurzeniowym określa się jako Double Roll Flow [2]. Polega ona na formowaniu się w każdej połowie krystalizatora dwóch stref recyrkulacyjnych, różniących się między sobą kierunkiem przepływu. Symetria struktury przepływu w obydwu połowach krystalizatora jest istotna i pożądana m.in. z punktu widzenia równomierności odprowadzania ciepła i formowania naskórka o jednolitej grubości, co z kolei pozwala na ograniczenie ryzyka powstawania pęknięć. Liczne badania prowadzone na modelach wodnych [1, 3, 8, 9] oraz symulacje numeryczne [8, 9] dowiodły jednak, że struktura przepływu ciekłej stali w krystalizatorze jest zazwyczaj asymetryczna oraz podlega naprzemiennym fluktuacjom wraz z upływem czasu odlewania. Związane jest to bezpośrednio z turbulentnym i chaotycznym charakterem ruchu wewnątrz wylewu zanurzeniowego oraz w krystalizatorze, a także parametrami procesu odlewania, m.in. stopniem otwarcia zasuwy płytowej oraz zarastaniem wylewów zanurzeniowych. W niniejszej pracy dokonano analizy struktury przepływu ciekłej stali w krystalizatorze do odlewania wlewków płaskich, ze zwróceniem szczególnej uwagi na występowanie asymetrii przepływu, w zależności od prędkości odlewania, głębokości zanurzenia wylewu oraz położenia wylewu. Metodyka badań i stanowisko badawcze. Badania struktury przepływu ciekłej stali w krystalizatorze prowadzono w warunkach laboratoryjnych na modelu wodnym krystalizatora i wylewu zanurzeniowego. Modelowanie fizyczne jest powszechnie stosowaną metodą wizualizacji i an[...]

  Wstęp. Jednym z najistotniejszych wskaźników jakości odlewanych sposobem ciągłym wlewków stalowych jest ilość, wielkość, rozmieszczenie oraz kształt wtrąceń nieme􀀐 talicznych (WN). WN stanowią nieodzowny element cie􀀐 kłej stali i w zależności od źródła ich pochodzenia dzielą się na: WN typu endogenicznego, powstające w wyniku reakcji chemicznych na etapie procesu rafinacji ciekłej stali i modyfikacji WN (głównie tlenki, siarczki i azotki, takie jak: Al2O3, MnO, MnS, CaS, AlN) oraz WN typu egzo􀀐 nicznego, będące wynikiem wymywania wymurówki ogniotrwałej agregatów metalurgicznych oraz "zaciąga􀀐 nia" kropel ciekłego żużla [10, 14]. W związku z faktem, że właściwości fizykochemiczne WN różnią się istotnie od właściwości stalowej osnowy, obecność WN we wlewku w sposób znaczący wpływa na obniżenie własności mecha􀀐 nicznych wyrobu stalowego, takich jak: twardość, plastycz􀀐 ność czy wytrzymałość zmęczeniową. Inną, niekorzystną cechą WN jest skłonność do akumulowania się na ścianach wylewu osłonowego kadzi głównej [12] oraz wylewu za􀀐 nurzeniowego wprowadzanego do krystalizatora [9], co zaburza równomierny przepływ ciekłej stali oraz niekiedy wymusza postoje maszyny COS ze względu na koniecz􀀐 ność wymiany wylewu. Dlatego też wysiłki metalurgów i badaczy skupiają się na ograniczeniu powstawania no􀀐 wych wtrąceń, ich modyfikacji [6, 11] oraz usuwaniu wtrą􀀐 ceń już w stali istniejących poprzez ich asymilację przez żużel w: kadzi głównej [7], w kadzi pośredniej [1, 14] i w krystalizatorze [15] oraz poprzez zastosowanie filtrów ceramicznych [4]. Przyjmuje się, że właściwie dobrana technologia stalownicza pozwala na zmniejszenie począt􀀐 kowej zawartości WN o: 65-75% w kadzi głównej, 20-25% w kadzi pośredniej oraz 5-10% w krystalizatorze [16]. Celem niniejszej pracy była ocena wpływu geometrii wylewu zanurzeniowego, prędkości odlewania, średn[...]

w artykule zaprezentowano możliwość zastosowania pomiarów termowizyjnych do oceny stanu wymurowania wewnętrznego kadzi stalowniczych. Znajomość pola temperatury na zewnętrznej powierzchni kadzi może posłużyć do oceny stanu technicznego jej wmurowania ogniotrwałego. ponadto zaprezentowano możliwości dokładnej analizy zarejestrowanych termogramów przy użyciu oprogramowania dołączonego do kamery t[...]

  W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej zachowania się wtrąceń niemetalicznych w sześciowylewowej kadzi pośredniej. Do symulacji numerycznej procesu odlewania stali wykorzystano program Fluent. Do modyfikacji przepływu stali w kadzi pośredniej zastosowano cztery urządzenia sterujące przepływem: przegrodę, przegrodę z otworami, inhibitor turbulencjii, filtr ceramiczny. Dla określenia warunków początkowych opisujących wtrącenia niemetaliczne w modelu matematycznym wykonano eksperyment przemysłowy. W rezultacie obliczeń numerycznych otrzymano rozkład wtrąceń niemetalicznych pomiędzy fazą żużlową a wylewami kadzi pośredniej. The paper presents the results of computer simulation of non-metallic inclusions behaviour in the six-outlets tundish. The Fluent progra[...]