Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2024-38-308-320

Швець Олександр Володимирович, к.т.н., ст.н., ст.н.с, докторант, кафедра обробки металів тиском, Дніпровський металургійний інститут, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0009-0005-4871-4402. Email: a_shvets@ua.fm

Коноводов Дмитро Володимирович, к.т.н., доцент, кафедра обробки металів тиском, Дніпровський металургійний інститут, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0001-8282-4991. Email: d.v.konovodov@ust.edu.ua

Петров Олександр Дмитрович, доктор філософії, провідний фахівець Управління НДР ТОВ “ІНТЕРПАЙП УКРАЇНА”, вул. Пісаржевського, 1а, м. Дніпро, 49005, Україна. ORCIR: 0000-0001-8688-043X. Email: apff67@gmail.com

Ліснича Тетяна Євгенівна, фахівець Управління НДР, ТОВ “ІНТЕРПАЙП УКРАЇНА”, вул. Пісаржевського, 1а, м. Дніпро, 49005, Україна. ORCID: 0009-0004-2224-2622. Email: tetlis777@gmail.com

ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ПРОМКОВША МАШИНИ БЕЗПЕРЕРВНОГО ЛИТТЯ КРУГЛОЇ ЗАГОТОВКИ ЗА ДОПОМОГОЮ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Анотація. У зв’язку з суттєвим підвищенням вимог до чистоти круглої безперервнолитої заготовки, що використовується для виробництва особливо відповідальних виробів (коліс для залізничного транспорту, труб спеціального призначення), необхідні комплексні технологічні рішення щодо підвищення якості сталі, насамперед за рахунок зниження кількості та розміру неметалевих включень. При цьому проміжний ковш, як останній агрегат з вогнетривкою футеровкою, відіграє особливу роль завдяки видаленню включень шляхом оптимізації потоків рідкої сталі. Оскільки схема потоків металу в проміжному ковші є базовою складовою їх продуктивності, метою цього дослідження була оцінка та оптимізація гідродинаміки всередині чотириструмкового проміжного ковша шляхом комплексного підходу до зміни його внутрішньої геометрії. Для забезпечення оптимальних умов щодо видалення неметалевих включень, необхідно в першу чергу забезпечити довготривалий контакт металу зі шлаком як за рахунок направленості потоків металу до поверхні розподілу метал-шлак, так і за рахунок збільшення часу перебування металу в проміжному ковші. Основна увага щодо регулювання потоку металу в об’ємі проміжного ковша історично приділяється конструктивним та технологічним особливостям металоприймачів у зоні надходження металу із стальковша для зниження турбулентних потоків. Тому в рамках проведених досліджень акцент був зроблений на оцінці змін потоків рідкої сталі в об’ємі промковша за рахунок використання інших додаткових «модифікаторів» потоків, таких як скімери та перегородки. Слід зауважити, що окрім впливу на розподіл потоків, була проведена оцінка можливого впливу змін на запобігання надмірній ерозії вогнетривкої футеровки проміжного ковша. Для оцінки використовувалось чисельне моделювання методом кінцевих елементів за допомогою комерційного програмного забезпечення Thercast від компанії Transvalor (Франція). Результати фактичної оцінки наявності неметалевих включень у готових виробах показали суттєве зниження інтервалу наявних включень з початкових 50-100 мкм до 20-50 мкм зі стійкою тенденцією щодо зменшення кількості включень після впровадження змін.

Ключові слова: проміжний ковш, чисельне моделювання, скімер, швидкість потоку, неметалеві включення

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-308-320

Посилання для цитування: Швець О. В., Коноводов Д. В., Петров О. Д., Ліснича Т. Є. Вдосконалення конструкції промковша машини безперервного лиття круглої заготовки за допомогою чисельного моделювання. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 308-320. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-308-320.

Перелік посилань

  1. Sowa L. Effect of steel flow control devices on flow and temperature field in the tundish of continuous casting machine. Archives of metallurgy and materials. 2015. Vol. 60. No. 2. P. 843-847. https://doi.org/10.1515/amm-2015-0216 
  2. Sahai Y. Tundish technology for casting clean steel: A review. Metallurgical and Materials Transactions B. 2016. Vol. 47. P. 2095–2106. https://doi.org/10.1007/s11663-016-0648-3
  3. Merder T., Pieprzyca J. Optimization of two-strand industrial tundish work with use of turbulence inhibitors: Physical and numerical modeling. Steel Research International. 2012. Vol. 83. No. 11. P. 1029–1038. https://doi.org/10.1002/srin.201200059
  4. Mazumdar D., Guthrie R. I. L. The physical and mathematical modelling of continuous casting tundish systems. ISIJ International. 1999. Vol. 39. No. 6. P. 524–547. https://doi.org/10.2355/isijinternational.39.524
  5. Sheng D.-Y. Mathematical modelling of multiphase flow and inclusion behavior in a single-strand tundish. Metals. 2020. Vol. 10, No. 9, 1213. https://doi.org/10.3390/met10091213
  6. Chattopadhyay K., Isac M., Guthrie R. I. L. Physical and Mathematical Modelling of Steelmaking Tundish Operations: A Review of the Last Decade (1999-2009). ISIJ International. 2010. Vol. 50, No. 3. P. 331–348. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.331
  7. Mazumdar D. Review, analysis, and modeling of continuous casting tundish systems. Steel Research International. 2019. Vol. 90, 201800279. https://doi.org/10.1002/srin.201800279
  8. Fang Q., Zhang H., Luo R., Liu C., Wang Y., Ni H. Optimization of flow, heat transfer and inclusion removal behaviors in an odd multistrand bloom casting tundish. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9, No. 1. P. 347–363. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.10.064
  9. Warzecha M. Numerical modeling of steel flow in a multi-strand continuous casting tundish. Acta Metallurgica Slovaca. 2014. Vol. 20, No. 2, 140-145.
  10. Yang B., Deng A., Duan P., Kang X., Wang E. “Power curve” key factor affecting metallurgical effects of an induction heating tundish. Journal of Iron Steel Research International. 2022. Vol. 29. P. 151–164. https://doi.org/10.1007/s42243-021-00718-8
  11. Chen C., Jonsson L.T.I., Tilliander A., Cheng G., Jönsson P.G. A mathematical modeling study of tracer mixing in a continuous casting tundish. Metallurgical and Materials Transactions B. 2015. Vol. 46. P. 169–190. https://doi.org/10.1007/s11663-014-0190-0
  12. Zhu H.-H., Wang M., Yao C., Wang Z.-L., Wang X.-L., Bao Y.-P. Influence of non-iso-velocity casting on flow-field index of a 41-ton six-strand tundish by physical and numerical modeling. Journal of Iron Steel Research International. 2022. Vol. 30. P. 51–63. https://doi.org/10.1007/s42243-022-00821-4
  13. Cloete J. H., Akdogan G., Bradshaw S. M., Chibwe D. K. Physical and numerical modelling of a four-strand steelmaking tundish using flow analysis of different configurations. Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2015. Vol. 115. No. 5. P. 355–362
  14. Zheng S.-G., Zhu M.-Y. Optimization of flow control devices in a ten-strand billet caster tundish. China Foundry. 2016. Vol. 13. P. 414–421. https://doi.org/10.1007/s41230-016-6082-y
  15. He F., Zhang L.-Y., Xu Q.-Y. Optimization of flow control devices for a T-type five-strand billet caster tundish: Water modeling and numerical simulation. China Foundry. 2016. Vol. 13. P. 166–175. https://doi.org/10.1007/s41230-016-5132-9
  16. de Sousa Rocha J. R., de Souza E. E. B., Marcondes F., de Castro J. A. Modeling and computational simulation of fluid flow, heat transfer and inclusions trajectories in a tundish of a steel continuous casting machine. Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. No. 5. P. 4209–4220. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.07.029
  17. Ai X.-G., Han D., Li S.-L., Zeng H.-B., Li H.-Y. Optimization of flow uniformity control device for six-stream continuous casting tundish. Journal of Iron and Steel Research International. 2020. Vol. 27. P. 1035–1044. https://doi.org/10.1007/s42243-020-00418-9
  18. Zhang J., Liu Q., Yang S., Chen Z., Li J., Jiang Z. Advances in ladle shroud as a functional device in tundish metallurgy: A review. ISIJ International. 2019. Vol. 59. No. 7. P. 1167–1177. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2019-044
  19. Ramirez O. S. D., Torres-Alonso E., Banderas J. A. R., Villa S. A. A., Bocanegra C. A. H., Martínez J. S. T. Thermal and Fluid-Dynamic Optimization of a Five Strand Asymmetric Delta Shaped Billet Caster Tundish. Steel Research International. 2018. Vol. 89, 1700428. https://doi.org/10.1002/srin.201700428
  20. Zhang H., Fang Q., Deng S., Liu C., Ni H. Multiphase Flow in a Five-Strand Tundish Using Trumpet Ladle Shroud during Steady-State Casting and Ladle Change-Over. Steel Research International. 2019. Vol. 90, 1800497. https://doi.org/10.1002/srin.201800497
  21. Zhang J., Yang S., Chen Y., Chen Z., Zhao J., Li J., Jiang Z. Comparison of Multiphase Flow in a Continuous Casting Tundish Using Two Types of Industrialized Ladle Shrouds. JOM. 2018. Vol. 70, 2886–2892. https://doi.org/10.1007/s11837-018-2993-y

No widgets added. You can disable footer widget area in theme options - footer options

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo