Fyzikální a numerické modelování mezních stavů proudění oceli v mezipánvi

Josef Walek

Doctoral thesis

Physical and Numerical Modelling of Critical State of Fluid Steel in Tundish

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá využitím fyzikálního a numerického modelování ke studiu procesu proudění oceli v asymetrické pětiproudé mezipánvi plynulého odlévání oceli. Pro účely fyzikálního modelování byl použit model provozní mezipánve sestrojený z plexiskla v měřítku 1:4, pro numerické modelování byla vytvořena geometrie provozní mezipánve v měřítku 1:1. Proces proudění taveniny v mezipánvi byl při fyzikálním modelování modelován modelovou kapalinou (vodou), v rámci numerického modelování byla standardně jako proudící médium použita tekutá ocel. Pozornost je zaměřena na posouzení relevantních parametrů majících vliv na charakter proudění lázně v mezipánvi – tvar dopadového místa, vnitřní výška dopadového místa, poloha stínicí trubice vůči dopadovému místu a vzdálenost ústí stínicí trubice ode dna dopadového místa. Byly verifikovány i mezní stavy těchto parametrů. Z fyzikálních experimentů byly získány C křivky, ze kterých byly stanoveny retenční časy a zastoupení podílu objemů v mezipánvi. Z numerických simulací byly retenční časy stanoveny z vypočtených F křivek. Výsledky z obou metod modelování dosáhly stejného charakteru, proto lze vzájemnou verifikaci výsledků fyzikálního a numerického modelování považovat za dostatečně vypovídající.

Abstract:

The submitted dissertation thesis deals with the use of physical and numerical modelling to study the process of the steel flow in the asymmetric five-strand tundish of continuous casting of steel. For the purposes of physical modelling, a plexiglas model on a scale of 1:4 was used for the operating tundish, and for numerical modelling, the geometry of the operating tundish was created on a scale of 1:1. The melt flow process in the tundish was modelled with a model liquid (water) in the physical modelling, while liquid steel was used as the standard flowing medium in the numerical modelling. Attention is focused on the assessment of relevant parameters influencing the character of the flow of the bath in the tundish - the shape of the impact pad, the internal height of the impact pad, the position of the ladle shroud to the impact pad and the distance of the ladle shroud orifice from the bottom of the impact pad. The limit states of these parameters were also verified. C curves were obtained from the physical experiments, from which the residence times and the representation of the volume fraction in the tundish were obtained. From the numerical simulations, the retention times were obtained from the calculated F curves. The results from both modelling methods achieved the same character, therefore the each other verification of the results of physical and numerical modelling can be considered sufficiently informative.

Keywords

mezipánev, dopadové místo, proudění oceli, retenční čas, modelování

Keywords

tundish, impact pad, steel flow, retention time, modelling

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 8. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 15. 9. 2022
• Supervisor: Markéta Tkadlečková
• Reader: Karel Michalek, David Bocek, Jacek Pieprzyca, prof. PŚ

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Metalurgická technologie