Pola prędkości i kinetyka krzepnięcia wlewka w zależności od zalewania krystalizatora COS

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej we wlewku ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych. Analizie poddano krystalizator o przekroju poprzecznym prostokątnym. Obliczenia numeryczne i analizę zjawisk cieplno-przepływowych prowadzono od chwili zalania krystalizatora ciekłym metalem do momentu opuszczenia przez drąg startowy obszaru kontrolnego wlewka ciągłego. Symulacje numeryczne procesu krzepnięcia wlewka wykonano dla dwóch wariantów doprowadzenia ciekłego metalu do krystalizatora. Badano w ten sposób wpływ zalewania krystalizatora na pole prędkości w fazie ciekłej i kinetykę narastania fazy stałej wlewka, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania stali.

---

The mathematical and numerical simulation model of the growth of the solid metal phase within a continuous cast slab is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the Navier-Stokes equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature and the solid phase volume fractions in the mushy zone. The problem was solved by the finite element method. The rectangular cross-section continuous casting mould was considered. The thermal and fluid flow phenomena, which proceed in the considered system from the moment of continuous casting mould pouring by molten metal until the starter bar leaves the cast slab control area, were analysed. A numerical simulation of the cast slab solidification process was made for two cases of continuous casting mould pouring by molten metal. The influences of cases of the continuous casting mould pouring on the velocity fields in liquid phase and the solid phase growth kinetics of the cast slab were estimated, because these magnitude have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.