RU2787109C1 - Device for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer and method for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer - Google Patents
Device for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer and method for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787109C1 RU2787109C1 RU2021127481A RU2021127481A RU2787109C1 RU 2787109 C1 RU2787109 C1 RU 2787109C1 RU 2021127481 A RU2021127481 A RU 2021127481A RU 2021127481 A RU2021127481 A RU 2021127481A RU 2787109 C1 RU2787109 C1 RU 2787109C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- liquid steel
- steel
- heat transfer
- thickness
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 146
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 146
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 109
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 27
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 25
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 230000001052 transient Effects 0.000 claims description 21
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к устройству для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе и способу оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе.The present invention relates to a device for estimating the thickness of a hardened crust in a mold and a method for estimating the thickness of a hardened crust in a mold.
Уровень техникиState of the art
В машине для непрерывного литья заготовок расплавленная сталь непрерывно нагнетается из разливочного устройства, охлаждается кристаллизатором, в который встроена охлаждаемая водой труба, и извлекается из нижней части кристаллизатора. При выполнении процесса непрерывного литья заготовок всё в большей степени требуется повышение производительности за счет высокоскоростного литья. Однако повышение скорости литья уменьшает толщину затвердевшей корочки литого сляба в нижней концевой части кристаллизатора или обусловливает неравномерное распределение толщины затвердевшей корочки. Соответственно, когда область с небольшой толщиной затвердевшей корочки поступает к выходу из кристаллизатора, может иметь место так называемый прорыв, при котором затвердевшая корочка разрушается, что ведет к вытеканию жидкой стали. Если происходит прорыв, работа прекращается на длительное время, что значительно снижает производительность. Следовательно, существует потребность в разработке способа, обеспечивающего точное прогнозирование опасности прорыва с выполнением высокоскоростного литья; для решения указанной проблемы был предложен ряд способов. Например, в Патентной литературе 1 описывается способ, в котором толщина затвердевшей корочки в заданном месте от поверхности расплавленного металла в направлении выхода кристаллизатора оценивается на основе профиля потока тепла до тех пор, пока расплавленная сталь не достигнет выхода кристаллизатора от поверхности расплавленного металла, и на основе этого прогнозируется толщина затвердевшей корочки у выхода кристаллизатора.In the continuous casting machine, molten steel is continuously pumped from the tundish, cooled by a mold in which a water-cooled tube is embedded, and withdrawn from the bottom of the mold. In the continuous casting process, there is an increasing need for increased productivity through high-speed casting. However, increasing the casting speed reduces the thickness of the solidified skin of the cast slab at the lower end portion of the mold or causes uneven distribution of the thickness of the solidified skin. Accordingly, when a region with a small thickness of the solidified crust enters the outlet of the mold, a so-called breakthrough may occur in which the solidified crust breaks, leading to the outflow of molten steel. If a breakthrough occurs, work stops for a long time, which significantly reduces productivity. Therefore, there is a need to develop a method that accurately predicts the risk of a breakthrough with the implementation of high-speed casting; A number of methods have been proposed to solve this problem. For example,
Перечень противопоставленных документовList of opposed documents
Патентная литератураPatent Literature
Патентная литература 1: выложенная заявка на патент Японии № 2011-79023Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-79023
Патентная литература 2: выложенная заявка на патент Японии № 2016-16414Patent Literature 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-16414
Непатентная литература 1: Material Transactions, том 45 (1981 г.), № 3, стр. 242Non-Patent Literature 1: Material Transactions, Volume 45 (1981), No. 3, Page 242
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Однако способ, описанный в Патентной литературе 1, рассматривает тепло, подводимое к границе затвердевания потоком жидкой стали в кристаллизаторе только в нормальном состоянии. Таким образом, в способе, описанном в Патентной литературе 1, считается, что при отклонении теплосодержания из-за неустановившегося изменения потока жидкой стали оценочная величина толщины затвердевшей корочки может варьироваться. Кроме того, в способе, описанном в Патентной литературе 1, вычисление теплопереноса выполняется по одной координате, и оценивается только распределение в направлении высоты толщины затвердевшей корочки. Однако, даже когда положение высоты одно и то же, толщина затвердевшей корочки фактически варьируется в направлении ширины и направлении толщины кристаллизатора. Таким образом, с помощью способа, описанного в Патентной литературе 1, нельзя прогнозировать локальное утонение затвердевшей корочки в направлении ширины и направлении толщины кристаллизатора.However, the method described in
С учетом вышеописанной проблемы настоящее изобретение предлагает устройство для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе и способ для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, которые позволяют с высокой точностью оценивать толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе, включая направление ширины и направлении толщины кристаллизатора. In view of the above problem, the present invention provides a mold hardened skin thickness estimating apparatus and a mold hardened skin thickness judging method, which can estimate the mold hardened skin thickness including the width direction and the thickness direction of the mold with high accuracy.
Решение проблемыSolution
Устройство для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению содержит: входное устройство, выполненное с возможностью приема входных данных о результатах измерений температуры и компонентов жидкой стали в промежуточном ковше оборудования для непрерывного литья заготовок, о результатах измерения ширины, толщины и скорости литья слябовой заготовки, отливаемой в указанном оборудовании для непрерывного литья заготовок, и о распределении скорости потоков жидкой стали в кристаллизаторе; базу данных моделей, выполненную с возможностью хранения математического выражения модели и параметра, относящегося к реакции затвердевания жидкой стали в кристаллизаторе указанного оборудования для непрерывного литья заготовок; преобразователь, выполненный с возможностью преобразования скорости потока жидкой стали в кристаллизаторе, вводимой во входное устройство, в параметр теплопроводности; и устройство расчета модели теплопереноса, выполненное с возможностью оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе на основе распределения температуры кристаллизатора и стали в кристаллизаторе, вычисляемых посредством решения трехмерного нестационарного уравнения теплопроводности с использованием результатов измерений температуры и компонентов жидкой стали в промежуточном ковше указанного оборудования для непрерывного литья заготовок, указанных результатов измерения ширины, толщины и скорости литья слябовой заготовки, отливаемой в указанном оборудовании для непрерывного литья заготовок, указанного математического выражения модели, указанного параметра и указанного параметра теплопроводности, вычисляемого преобразователем.The device for evaluating the thickness of the hardened crust in the mold according to the present invention contains: an input device configured to receive input data on the results of measurements of the temperature and components of liquid steel in the tundish of equipment for continuous casting of billets, the results of measurements of the width, thickness and casting speed of the slab billet cast in the specified equipment for continuous casting of billets, and the distribution of the flow rate of liquid steel in the mold; a model database configured to store a mathematical expression of the model and a parameter related to the solidification reaction of liquid steel in the mold of said continuous casting equipment; a converter configured to convert the flow rate of liquid steel in the mold introduced into the inlet device into a thermal conductivity parameter; and a heat transfer model calculation device configured to estimate the thickness of the hardened crust in the mold based on the temperature distribution of the mold and steel in the mold calculated by solving a three-dimensional non-stationary heat equation using the results of measurements of the temperature and components of liquid steel in the tundish of said equipment for continuous casting of billets. , said measuring results of the width, thickness, and casting speed of the slab cast in said continuous casting equipment, said mathematical expression of the model, said parameter, and said thermal conductivity parameter calculated by the converter.
В вышеописанном устройстве для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению преобразователь выполнен с возможностью преобразования скорости потока жидкой стали в области, имеющей температуру выше температуры солидуса жидкой стали и ниже температуры ликвидуса жидкой стали, в параметр теплопроводности.In the above-described apparatus for estimating the hardened crust thickness in a mold of the present invention, the converter is configured to convert the flow rate of liquid steel in a region having a temperature above the solidus temperature of the liquid steel and below the liquidus temperature of the liquid steel into a thermal conductivity parameter.
В вышеописанном устройстве для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению устройство расчета модели теплопереноса выполнено с возможностью вычисления величины усадки при затвердевании жидкой стали на основе распределения температуры стали в кристаллизаторе и вычисления общего коэффициента теплопереноса между кристаллизатором и затвердевшей корочкой на основе величины усадки при затвердевании.In the above-described apparatus for estimating the thickness of the solidified crust in the mold of the present invention, the heat transfer model calculator is configured to calculate the solidification shrinkage amount of liquid steel based on the steel temperature distribution in the mold, and calculate the overall heat transfer coefficient between the mold and the solidified crust based on the solidification shrinkage amount. .
В вышеописанном устройстве для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению устройство расчета модели теплопереноса выполнено с возможностью вычисления трехмерного нестационарного теплопереноса посредством вертикального расположения моделей расчета двухмерного нестационарного теплопереноса, разделенных в направлении высоты кристаллизатора.In the above-described apparatus for estimating the hardened shell thickness in a mold of the present invention, the heat transfer model calculation apparatus is configured to calculate three-dimensional transient heat transfer by vertically arranging two-dimensional transient heat transfer calculation models separated in the height direction of the mold.
Способ оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению включает в себя этап ввода данных для ввода результатов измерения температуры и компонентов жидкой стали в промежуточном ковше оборудования для непрерывного литья заготовок, результатов измерения ширины, толщины и скорости литья слябовой заготовки, отливаемой в указанном оборудовании для непрерывного литья заготовок, и распределения скорости потоков жидкой стали в кристаллизаторе; этап преобразования для преобразования скорости потока жидкой стали в кристаллизаторе, введенной на этапе ввода, в параметр теплопроводности; и этап расчета модели теплопереноса, на котором оценивают толщину затвердевшей корочки на основе распределения температуры кристаллизатора и стали в кристаллизаторе, вычисляемых посредством решения трехмерного нестационарного уравнения теплопроводности с использованием указанных результатов измерения температуры и компонентов жидкой стали в промежуточном ковше указанного оборудования для непрерывного литья заготовок, указанных результатов измерения ширины, толщины и скорости литья слябовой заготовки, отливаемой в указанном оборудовании для непрерывного литья заготовок, математического выражения модели и параметра, относящегося к реакции затвердевания жидкой стали в кристаллизаторе указанного оборудования для непрерывного литья заготовок, и указанного параметра теплопроводности, вычисленного на этапе преобразования.The method for evaluating the thickness of the hardened crust in the mold according to the present invention includes a data input step for inputting temperature measurements and components of liquid steel in the tundish of the continuous casting equipment, measurement results of the width, thickness and casting speed of the slab billet cast in the specified equipment for continuous casting of blanks, and distribution of the flow rate of liquid steel in the mold; a conversion step for converting the flow rate of the liquid steel in the mold input in the injection step into a thermal conductivity parameter; and a heat transfer model calculation step of estimating the thickness of the solidified crust based on the temperature distribution of the mold and steel in the mold calculated by solving the three-dimensional non-stationary heat equation using said temperature measurement results and molten steel components in the tundish of said continuous casting equipment, said measurement results of the width, thickness and casting speed of the slab billet cast in the specified continuous casting equipment, the mathematical expression of the model and the parameter related to the solidification reaction of liquid steel in the mold of the specified continuous casting equipment, and the specified thermal conductivity parameter calculated in the conversion step .
В вышеописанном способе для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению этап преобразования включает в себя этап преобразования скорости потока жидкой стали в области, имеющей температуру выше температуры солидуса жидкой стали и ниже температуры ликвидуса жидкой стали, в параметр теплопроводности.In the above-described method for estimating the hardened skin thickness in the mold of the present invention, the conversion step includes the step of converting the liquid steel flow rate in a region having a temperature above the liquid steel solidus temperature and below the liquid steel liquidus temperature into a thermal conductivity parameter.
В вышеописанном способе для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению этап расчета модели теплопереноса включает в себя этап вычисления величины усадки при затвердевании жидкой стали на основе распределения температуры стали в кристаллизаторе и вычисления общего коэффициента теплопереноса между кристаллизатором и затвердевшей корочкой на основе величины усадки при затвердевании.In the above-described method for estimating the thickness of the solidified crust in the mold of the present invention, the step of calculating the heat transfer model includes the step of calculating the solidification shrinkage amount of liquid steel based on the steel temperature distribution in the mold, and calculating the overall heat transfer coefficient between the mold and the solidified crust based on the shrinkage value at hardening.
В вышеописанном способе для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению этап расчета модели теплопереноса включает в себя этап выполнения расчета трехмерного нестационарного теплопереноса посредством вертикального расположения двухмерных моделей расчета нестационарного теплопереноса, разделенных в направлении высоты кристаллизатора.In the above-described method for estimating the hardened crust thickness in the mold of the present invention, the heat transfer model calculation step includes the step of performing 3D transient heat transfer calculation by vertically arranging the 2D transient heat transfer calculation models separated in the mold height direction.
Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention
С помощью устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе и способа оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по настоящему изобретению можно с высокой точностью оценивать толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе, включая направление ширины и направление толщины кристаллизатора.With the mold hardened skin thickness judging device and the mold hardened skin thickness judging method of the present invention, the mold hardened skin thickness including the width direction and the thickness direction of the mold can be estimated with high accuracy.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 – схематический вид конфигурации устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 1 is a schematic configuration view of a mold hardened crust thickness estimator according to an embodiment of the present invention;
фиг. 2 – схематический вид примера конфигурации одномерной модели расчета нестационарного теплопереноса;fig. 2 is a schematic view of an example configuration of a one-dimensional model for calculating unsteady heat transfer;
фиг. 3 – график примера зависимости между скоростью потока жидкой стали и величиной уменьшения тепла в кристаллизаторе;fig. 3 is a graph of an example of the relationship between the flow rate of liquid steel and the amount of heat reduction in the mold;
фиг. 4 – график примера зависимости между теплопроводностью полузатвердевшей области и величиной уменьшения тепла в кристаллизаторе;fig. 4 is a plot of an example of the relationship between the thermal conductivity of the semi-solidified area and the amount of heat reduction in the mold;
фиг. 5 – график примера зависимости между скоростью потока жидкой стали и теплопроводностью в полузатвердевшей области;fig. 5 is a plot of an example of the relationship between liquid steel flow rate and thermal conductivity in a semi-solidified region;
фиг. 6 – схема процесса для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по варианту выполнения настоящего изобретения;fig. 6 is a diagram of a process for evaluating the thickness of a hardened crust in a mold according to an embodiment of the present invention;
фиг. 7 – схематический вид примера конфигурации трехмерной модели расчета нестационарного теплопереноса;fig. 7 is a schematic view of an example configuration of a three-dimensional model for calculating unsteady heat transfer;
фиг. 8 – график примера зависимости между расстоянием от поверхности медной пластины кристаллизатора и температурой;fig. 8 is a graph of an example of the relationship between the distance from the surface of the mold copper plate and temperature;
фиг. 9 – схема, показывающая пример зависимости между температурой стали и ее плотностью;fig. 9 is a diagram showing an example of the relationship between steel temperature and its density;
фиг 10 – изображение примера распределения толщины затвердевшей корочки, полученной в случае, когда трехмерная модель расчета нестационарного теплопереноса вычисляется без использования распределения потоков жидкой стали в качестве входного условия;Fig. 10 shows an example of the hardened crust thickness distribution obtained when the 3D transient heat transfer calculation model is calculated without using the liquid steel flow distribution as an input condition;
фиг. 11 - изображение примера трехмерного распределения потоков жидкой стали в кристаллизаторе;fig. 11 shows an example of a three-dimensional distribution of liquid steel flows in a mold;
фиг. 12 – изображение примера распределения толщины затвердевшей корочки полученного в случае, когда трехмерная модель расчета нестационарного теплопереноса вычисляется с использованием трехмерного распределения потоков жидкой стали в кристаллизаторе в качестве входного условия.fig. 12 is an example depiction of the hardened skin thickness distribution obtained when the 3D transient heat transfer calculation model is calculated using the 3D mold liquid steel flow distribution as an input condition.
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention
Ниже приведено детальное описание конфигурации устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе по варианту выполнения настоящего изобретения и его функционирования со ссылкой на приложенные чертежи.The following is a detailed description of the configuration of the device for evaluating the thickness of the hardened crust in the mold according to an embodiment of the present invention and its operation with reference to the attached drawings.
Конфигурация устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизатореDevice configuration for evaluating the thickness of the hardened crust in the mold
Прежде всего, со ссылкой на фиг. 1 будет приведено описание конфигурации устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе согласно варианту осуществления настоящего изобретения.First of all, with reference to FIG. 1, a description will be given of the configuration of a device for evaluating the thickness of a hardened crust in a mold according to an embodiment of the present invention.
На фиг. 1 представлен схематический вид, показывающий компоновку устройства для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе согласно варианту осуществления настоящего изобретения является устройством для оценки толщины затвердевшей корочки 9 (толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе), образованной посредством затвердевания жидкой стали 5 в кристаллизаторе 1 в оборудовании для непрерывного литья заготовок в сталелитейной промышленности. Полученная информация (результаты измерения) о глубине погружения погружного стакана 3 в оборудовании для непрерывного литья заготовок и скорости заливки расплава, расстоянии между медными пластинами 11 для выполнения литья, которое соответствует ширине и толщине слябовой заготовки, отливаемого в оборудовании для непрерывного литья, а также о компонентах и температуре жидкой стали 5 в промежуточном ковше оборудования для непрерывного литья заготовок передается на управляющий терминал 101. Следует отметить, что позиция 7 на фиг. 1 обозначает порошок для кристаллизатора.In FIG. 1 is a schematic view showing the arrangement of a device for evaluating the thickness of a hardened crust in a mold according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the mold hardened skin
Система управления, с которой используются устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе и способ оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, в качестве основных компонентов содержит управляющий терминал 101, устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, выходное устройство 108 и устройство 110 отображения. Управляющий терминал 101 образован устройством обработки информации, таким как персональный компьютер или рабочая станция, и собирает конечную информацию различного характера, такую как распределение толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, температура медной пластины 11 и оценочное значение величины уменьшения тепла в кристаллизаторе.The control system using the mold hardened skin
Устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе образовано устройством обработки информации, таким как персональный компьютер или рабочая станция. Устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе содержит входное устройство 102, базу данных моделей (БД моделей) 103 и блок 104 арифметической обработки.The
Входное устройство 102 является интерфейсом, для входа в который вводится конечная информация различного характера, относящаяся к оборудованию для непрерывного литья заготовок. Входное устройство 102 является клавиатурой, мышью, указательным устройством, устройством приема данных, графическим интерфейсом пользователя (GUI) и т.п. Входное устройство 102 принимает конечную информацию, значение для настройки параметров и т.п. извне и записывает эту информацию в БД моделей 103 или передает эту информацию в блок 104 арифметической обработки. Конечная информация вводится во входное устройство 102 с управляющего терминала 101. Конечная информация включает в себя глубину погружения погружного стакана 3 и скорость литья, расстояние между медными пластинами 11 кристаллизатора, соответствующее ширине и толщине отливаемой слябовой заготовки, и информацию о компонентах и информацию о температуре или т.п. жидкой стали 5.The
БД моделей 103 является устройством хранения данных, которое хранит информацию о математических выражениях моделей, относящихся к реакции затвердевания жидкой стали 5 в оборудовании для непрерывного литья заготовок. БД моделей 103 хранит параметры математических выражений моделей в качестве информации о математических выражениях моделей, относящихся к реакции затвердевания жидкой стали 5. Кроме того, БД моделей 103 хранит информацию различного характера, которая вводится во входное устройство 102, и результаты вычислений в виде результатов фактических операций, вычисленных с помощью блока 104 арифметической обработки.The
Блок 104 арифметической обработки образован устройством арифметической обработки, таким как центральный процессор (CPU), и управляет всеми действиями устройства 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе. Блок 104 арифметической обработки функционирует как блок 106 преобразования и блок 107 расчета модели теплопереноса. Блок 106 преобразования и блока 107 расчета модели теплопереноса функционируют, когда блок 104 арифметической обработки выполняет, к примеру, компьютерную программу. Блок 104 арифметической обработки функционирует как блок 106 преобразования посредством выполнения компьютерной программы для блока 106 преобразования, и функционирует как блок 107 расчета модели теплопереноса посредством выполнения компьютерной программы для блока 107 расчета модели теплопереноса. Следует отметить, что блок 104 арифметической обработки может содержать специальное арифметическое устройство или арифметическую схему, функционирующую как блок 106 преобразования и блок 107 расчета модели теплопереноса.The
На основе информации о модели и информации о фактических результатах операций, хранящейся в БД моделей 103, блок 106 преобразования преобразует абсолютное значение нормальной линейной составляющей для медной пластины 11 в скорости подачи жидкой стали в кристаллизаторе 1 в теплопроводность полузатвердевшей области, существующей между жидкой сталью 5 и затвердевшей корочкой 9.Based on the model information and actual operation result information stored in the
На основе результата вычисления с помощью блока 106 преобразования и информации о фактических результатах операций и информации о модели, хранящейся в БД моделей 103, блок 107 расчета модели теплопереноса решает трехмерное нестационарное уравнение теплопроводности для оценки распределения температуры медной пластины 11 кристаллизатора и внутри кристаллизатора 1, величины уменьшения тепла в кристаллизаторе и распределения толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе.Based on the result of calculation by the
Выходное устройство 108 выдает различные виды обрабатываемой информации устройства 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе на управляющий терминал 101 и устройство 110 отображения. Устройство 110 отображения отображает и выводит различные виды информации из устройства 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, выходящей из выходного устройства 108.The
Устройство 100 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, имеющее такую конфигурацию, выполняет следующую обработку для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе с целью оценки распределения толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе 1, включая в направлении ширины и направлении толщины кристаллизатора 1.The mold hardened
Преобразование скорости потока жидкой стали и теплопроводности полузатвердевшей областиConversion of liquid steel flow rate and thermal conductivity of semi-hardened area
Для оценки с высокой точностью изменения во времени трехмерного распределения толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе важно учитывать изменение во времени локального теплового потока, обусловленного изменением потока жидкой стали в неустановившемся режиме. Для этого необходимо увязать и выполнить расчет нестационарного трехмерного потока, относящийся к потоку жидкой стали, и расчет нестационарного трехмерного теплопереноса, относящийся к затвердеванию жидкой стали 5. Однако вышеописанное вычисление для увязывания имеет плохую сходимость и имеет недостаток, состоящий в длительном времени расчетов. Следовательно, в настоящем изобретении распределение скорости потоков жидкой стали в кристаллизаторе 1 преобразуется в теплопроводность полузатвердевшей области на основе предварительно созданного математического выражения для преобразования, тем самым вычисляя распределение толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе в отдельном блоке трехмерной модели нестационарного теплопереноса. Полузатвердевшая область является областью в процессе затвердевания между жидкой фазой жидкой стали 5 и затвердевшей корочкой 9. При наличии полузатвердевшей области невозможно точно определить границу раздела между затвердевшей корочкой 9 и жидкой сталью 5 в физической модели вычисления. Следовательно, сложно учесть теплоперенос на границе раздела между жидкой сталью 5 и затвердевшей корочкой 9 непосредственно в физической модели вычисления. Таким образом, в настоящем изобретении не коэффициент теплопередачи на границе затвердевания, а теплопроводность полузатвердевшей области имеет зависимость от скорости потока жидкой стали.In order to estimate with high accuracy the change in time of the three-dimensional distribution of the thickness of the hardened crust in the mold, it is important to take into account the change in time of the local heat flux due to the change in the flow of liquid steel in an unsteady mode. To this end, it is necessary to link and perform the non-stationary three-dimensional flow calculation relating to the liquid steel flow and the non-stationary three-dimensional heat transfer calculation relating to the solidification of the
Ниже приведено описание способа получения математического выражения преобразования скорости потока жидкой стали и теплопроводности полузатвердевшей области. Вычисление связности для расчета нестационарного трехмерного потока, относящегося к потоку жидкой стали, и расчета нестационарного трехмерного теплопереноса, относящегося к затвердеванию жидкой стали 5, является сложным, в то время как расчеты нестационарного одномерного потока и нестационарного одномерного теплопереноса предпочтительно сходятся. Таким образом, в настоящем изобретении была создана одномерная модель расчета нестационарного теплопереноса, включающая в себя конвекционный член, как показано схематически на фиг. 2. Как показано на фиг. 2, для упрощения, в варианте осуществления изобретения, расчетные ячейки на обоих концах модели рассматривались как охлаждающая вода 201 для охлаждения медной пластины 11 и жидкая сталь 5, и было задано, что температура охлаждающей воды и температура жидкой стали являются постоянными. Кроме того, расчетная ячейка, в которой температура узла решетки находится в диапазоне от температуры TS солидуса до температуры TL ликвидуса, рассматривалась как полузатвердевшая область 202. Скорость потока жидкой стали уменьшалась с увеличением доли твердой фазы в полузатвердевшей области 202, так чтобы смоделировать явление диффузии проникающего потока (нагнетаемого потока) в боковые стороны на поверхности затвердевшей корочки. Доля твердой фазы в полузатвердевшей области 202 изменялась линейно, посредством установки этой доли равной 1 для расчетной ячейки, в которой температура стали является температурой TS солидуса, и установки доли твердой фазы равной 0 для расчетной ячейки, в которой температура стали является температурой TL ликвидуса. Вместе с тем известно, что в полузатвердевшей области 202 скорость потока жидкой стали резко уменьшается, когда доля твердой фазы увеличивается. Поэтому, соотношение между температурой стали и скоростью потока жидкой стали в полузатвердевшей области 202 было задано в виде экспоненциальной зависимости. Следует отметить, что позиции 203 и 204 на фиг. 2 иллюстрируют скорость потока жидкой стали и величину уменьшения тепла в кристаллизаторе соответственно. Одномерное нестационарное уравнение теплопроводности, содержащее конвекционный член, представленный в приведенном ниже математическом выражении (1), дискретизируется для вычисления температуры каждой расчетной ячейки.The following is a description of a method for obtaining a mathematical expression for converting the flow rate of liquid steel and the thermal conductivity of a semi-solidified region. The connectivity calculation for calculating the transient 3D flow related to the molten steel flow and calculating the transient 3D heat transfer related to the solidification of the
… (1) … (1)
Здесь в математическом выражении (1) ρ [кг/м3] обозначает плотность, Cp [Дж/кг×K)] удельную теплоемкость, k [Вт/(м×K)] теплопроводность, T [K] температуру и u [м/с] скорость потока жидкой стали.Here in the mathematical expression (1) ρ [kg/m 3 ] denotes the density, C p [J/kg×K)] specific heat capacity, k [W/(m×K)] thermal conductivity, T [K] temperature and u [ m/s] flow rate of liquid steel.
Температура каждой расчетной ячейки вычислялась до тех пор, пока состояние не становилось нормальным при условиях, приведенных в таблице 1, и тепловой поток от расчетной ячейки затвердевшей корочки 9 до расчетной ячейки медной пластины 11 кристаллизатора вычислялся в виде величины уменьшения тепла в кристаллизаторе. Фиг. 3 иллюстрирует соотношение между скоростью потока жидкой стали и расчетным значением величины уменьшения тепла в кристаллизаторе. Как показано на фиг. 3, при увеличении скорости потока жидкой стали расчетное значение величины уменьшения тепла в кристаллизаторе монотонно увеличивалось. Когда скорость потока жидкой стали превышала 0,03 [м/с], величина уменьшения тепла в кристаллизаторе становилась предельной. Считается, что это связано с тем, что под влиянием потока жидкой стали затвердевшая корочка 9 не образовывалась.The temperature of each calculation cell was calculated until the state became normal under the conditions shown in Table 1, and the heat flow from the calculation cell of the solidified crust 9 to the calculation cell of the
Таблица 1Table 1
После этого скорость потока жидкой стали была задана равной 0 [м/с] при условиях, показанных в таблице 1, и была изменена теплопроводность полузатвердевшей области. На фиг. 4 показана взаимосвязь между показателем теплопроводности полузатвердевшей области, если теплопроводность все еще жидкой стали равняется 1, и расчетным значением величины уменьшения тепла в кристаллизаторе. Как показано на фиг. 4, когда теплопроводность полузатвердевшей области высокая, физическое тепло, подаваемое в полузатердевшую область, увеличивается, что увеличивает расчетное значение величины уменьшения тепла в кристаллизаторе. Далее была исследована теплопроводность полузатвердевшей области на фиг. 4 для получения значения, равного значению величины уменьшения тепла в кристаллизаторе при каждой скорости потока жидкой стали, показанной на фиг. 3, и было получено математическое выражение для преобразования, показывающее взаимосвязь между скоростью потока жидкой стали и теплопроводностью полузатвердевшей области, проиллюстрированная на фиг. 5. Полученное математическое выражение для преобразования сохранено в БД моделей 103 на фиг. 1 и используется для расчета нестационарного трехмерного теплопереноса. Следует отметить, что, несмотря на то, что здесь был описан способ преобразования скорости потока жидкой стали в теплопроводность в полузатвердевшей области, скорость потока жидкой стали также может быть преобразована как параметр теплопроводности, включающий удельную теплоемкость и т.п.Thereafter, the flow rate of liquid steel was set to 0 [m/s] under the conditions shown in Table 1, and the thermal conductivity of the semi-hardened area was changed. In FIG. 4 shows the relationship between the thermal conductivity index of the semi-solidified region, if the thermal conductivity of the still liquid steel is 1, and the calculated value of the heat reduction amount in the mold. As shown in FIG. 4, when the thermal conductivity of the semi-solidified region is high, the sensible heat supplied to the semi-solidified region increases, which increases the design value of the heat reduction amount in the mold. Next, the thermal conductivity of the semi-hardened region in FIG. 4 to obtain a value equal to the value of the heat reduction amount in the mold at each flow rate of the liquid steel shown in FIG. 3, and a conversion mathematical expression was obtained showing the relationship between the flow rate of liquid steel and the thermal conductivity of the semi-solidified region, illustrated in FIG. 5. The resulting mathematical expression for the transformation is stored in the
Обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизатореProcessing to evaluate the thickness of the hardened crust in the mold
На фиг. 6 представлена схема, показывающая процесс для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Запуск схемы, представленной на фиг. 6, начинается синхронизованно по времени с началом литья, и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе перемещается к процессу этапа S1.In FIG. 6 is a diagram showing a process for evaluating the thickness of a hardened crust in a mold according to an embodiment of the present invention. Running the circuit shown in Fig. 6 starts synchronously with the start of casting, and the mold hardened skin thickness evaluation processing moves to the process of step S1.
Во время процесса на этапе S1 блок 104 арифметической обработки запрашивает с управляющего терминала 101 значение измерения и значение анализа, относящиеся к жидкой стали 5 и кристаллизатору 1. В нормальном режиме работы в ходе непрерывного литья заготовок во время стандартного цикла собирается полученная информация о скорости литья и расстоянии между медными пластинами 11 в кристаллизаторе, которое соответствует ширине и толщине отливаемой слябовой заготовки. Для упрощения в варианте осуществления изобретения предполагается, что полученная информация, относящаяся к кристаллизатору 1, собирается каждую секунду. Кроме того, полученная информация о компонентах жидкой стали 5 и температуре собирается в промежуточном ковше нерегулярно или с постоянным временным интервалом. Кроме того, для распределения скорости потока жидкой стали 5 в варианте осуществления изобретения могут использоваться расчетные значения скорости потока жидкой стали 5, собранные с постоянным временным интервалом, или оценочные значения скорости потока жидкой стали, полученные посредством вычисления расчетной трехмерной модели нестационарного потока, как показано, например, в Патентной литературе 2. Таким образом, процесс этапа S1 завершается и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе переходит к процессу этапа S2.During the process in step S1, the
В процессе на этапе S2 блок 106 преобразования определяет, существует ли полузатвердевшая область в кристаллизаторе, на основе информации, собранной при выполнении процесса этапа S1. Более конкретно, блок 106 преобразования определяет, существует ли область, в которой температура жидкой стали 5 находится в диапазоне от температуры TS солидуса до температуры TL ликвидуса, на основе информации о температуре жидкой стали 5, собранной в ходе процесса этапа S1, тем самым, определяя, существует ли полузатвердевшая область в кристаллизаторе 1. В результате определения, что в кристаллизаторе 1 существует полузатвердевшая область («Да» на этапе S2), блок 106 преобразования переводит обработку для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе к процессу этапа S3. Вместе с тем, если в кристаллизаторе 1 не существует полузатвердевшая область («Нет» на этапе S2), блок 106 преобразования переводит обработку для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе к этапу S4.In the process in step S2, the
В процессе этапа S3 блок 106 преобразования преобразует скорость потока жидкой стали в полузатвердевшей области, обнаруженной в процессе этапа S2, в теплопроводность, используя математическое выражение преобразования скорости потока жидкой стали и теплопроводности полузатвердевшей области, хранящееся в БД моделей 103. Таким образом, процесс этапа S3 завершен, и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе переходит к процессу этапа S4.In the process of step S3, the
В ходе процесса этапа S4 блока 107 расчета модели теплопереноса выполняет расчет нестационарного трехмерного теплопереноса, используя информацию, собранную в ходе процесса этапа S1, а также этапа S3, и информацию БД моделей 103. На фиг. 7 проиллюстрирован пример построенной трехмерной модели расчета нестационарного теплопереноса. Область R1 на фиг. 7 показывает область медной пластины 11 кристаллизатора, и ее внутренняя сторона показывает область жидкой стали 5 или затвердевшей корочки 9. В варианте осуществления изобретения направление высоты кристаллизатора 1 было разделено с равными интервалами dz = 50 [мм]. Кроме того, направления ширины и толщины кристаллизатора 1 были разделены с интервалами 2 мм только в области R2, где ожидается рост затвердевшей корочки, а в центральной части жидкой стали 5 разделение было таким, чтобы интервалы расчетных ячеек изменялись в соответствии с шириной и толщиной слябовой заготовки при фиксированном количестве ячеек. Следует отметить, что в явлении теплопереноса в направлении высоты кристаллизатора 1 число Пекле Pe, найденное с помощью математического выражения (2), составляет порядка 104.During the process of step S4, the heat transfer
… (2) … (2)
В математическом выражении (2) L [м] обозначает длину кристаллизатора 1. Число Пекле Pe является безразмерной величиной, обозначающей соотношение между конвекцией и диффузией во время движения тепла. Большее число Пекле Pe означает большее влияние конвекции во время движения тепла. Другими словами, вклад конвекционного члена значительно выше вклада теплопроводности. Поэтому теплопроводность не учитывается в направлении высоты кристаллизатора, и предполагается, что жидкая сталь 5 опускается со скоростью литья. При таком предположении можно воспроизвести эффект трехмерной модели расчета нестационарного теплопереноса посредством вертикального расположения двухмерных моделей расчета нестационарного теплопереноса. Затем температуру расчетной ячейки в направлениях ширины и толщины кристаллизатора 1 вычисляли посредством дискретизации приведенного ниже математического выражения (3), представляющего уравнение нестационарной двухмерной теплопроводности,In the mathematical expression (2), L [m] denotes the length of the
… (3) … (3)
Кроме того, температура охлаждающей воды Twater была постоянной, и граничные условия на границе раздела между медной пластиной 11 кристаллизатора и охлаждающей водой соответствовали приведенному ниже математическому выражению (4) закона охлаждения Ньютона, в котором используется коэффициент теплопереноса воды hwater.In addition, the cooling water temperature T water was constant, and the boundary conditions at the interface between the
… (4) … (four)
На фиг. 8 показана взаимосвязь между температурой и расстоянием от поверхности медной пластины 11 кристаллизатора, которая получена посредством расчета нестационарного двухмерного уравнения теплопроводности в математическом выражении (3) до тех пор, пока состояние не становится нормальным. Температура TL ликвидуса и температура TS солидуса были получены с помощью уравнения регрессии для компонентов стали и температуры, используемых в фактических операциях. Расчетная ячейка, имеющая температуру ниже температуры TS солидуса в области жидкой стали, рассматривалась в качестве затвердевшей корочки 9, и была вычислена толщина затвердевшей корочки. Кроме того, расчетные ячейки в области жидкой стали, имеющие температуру выше TL ликвидуса, в достаточной степени перемешиваются, и, поэтому, температура была задана одинаковой на каждом временнóм шаге. Таким образом, процесс этапа S4 завершен, и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе переходит к процессу этапа S5.In FIG. 8 shows the relationship between temperature and distance from the surface of the
В ходе процесса этапа S5 блок 107 расчета модели теплопереноса вычисляет величину усадки при затвердевании и общий коэффициент теплопереноса между кристаллизатором 1 и затвердевшей корочкой 9, используя информацию, собранную в процессе этапа S1 и этапа S4, и информацию БД моделей 103. В кристаллизаторе 1 предусмотрен конус от верхней части к нижней части, учитывающий усадку при затвердевании. Из-за того, что величина усадки при затвердевании превышает конус в верхней части кристаллизатора 1, воздух, называемый воздушным зазором, существующим между затвердевшей корочкой 9 и медной пластиной 11 кристаллизатора, становится толстым. Вместе с тем, в нижней части кристаллизатора 1 скорость роста затвердевшей корочки постепенно уменьшается, и величина усадки при затвердевании становится меньше конуса. Таким образом, воздушный зазор может стать небольшим. Воздушный зазор имеет большое термическое сопротивление и имеет значительный вклад в величину уменьшения тепла в кристаллизаторе и толщину затвердевшей корочки. Поэтому, важно воспроизводить величину усадки при затвердевании на модели. Таким образом, величина усадки при затвердевании была вычислена. Прежде всего, температурная зависимость плотности стали была задана, например, как показано на фиг. 9 (см. Непатентную литературу 1), и процентная величина усадки rshrink затвердевшей корочки была определена согласно математическому выражению (5).During the process of step S5, the heat transfer
… (5) … (five)
В математическом выражении (5) ρ0 обозначает плотность жидкой стали, которая соответствует температуре жидкой стали сразу же после выпуска стали, и ρ1 обозначает плотность жидкой стали, которая соответствует температуре наружной поверхности затвердевшей корочки. Процентная величина усадки, полученная для каждой расчетной ячейки в модели теплопереноса, умножается на ширину dx каждой расчетной ячейки, и вычисляется разница между суммой в направлении ширины и шириной слябовой заготовки, в результате чего получают величину усадки при затвердевании. Кроме того, конус dtaper, найденный с помощью нижеприведенного математического выражения (6), был выведен из величины усадки при затвердевании для вычисления воздушного зазора dair в каждом положении по высоте, используя нижеприведенное математическое выражение (7).In mathematical expression (5), ρ 0 denotes the density of liquid steel, which corresponds to the temperature of the liquid steel immediately after steel tapping, and ρ 1 denotes the density of the liquid steel, which corresponds to the temperature of the outer surface of the solidified crust. The shrinkage percentage obtained for each calculation cell in the heat transfer model is multiplied by the width dx of each calculation cell, and the difference between the sum in the width direction and the width of the slab is calculated, resulting in a solidification shrinkage value. In addition, the taper d taper found using the mathematical expression (6) below was derived from the solidification shrinkage value to calculate the air gap d air at each height position using the mathematical expression (7) below.
… (6) … (6)
… (7) … (7)
В математических выражениях (6), (7) C1 [%⋅м] обозначает конусность, w [м] - ширину слябовой заготовки, и Δh [м] - расстояние в направлении высоты от мениска. Кроме того, на границе раздела между медной пластиной 11 кристаллизатора и затвердевшей корочкой имеется слой порошка 7 кристаллизатора помимо воздушного зазора. Поэтому, общий коэффициент теплопереноса hall между кристаллизатором и затвердевшей корочкой, учитывающий величину усадки при затвердевании, был вычислен с помощью нижеприведенного математического выражения (8).In the mathematical expressions (6), (7), C 1 [%⋅m] denotes the taper, w [m] the width of the slab blank, and Δh [m] the distance in the height direction from the meniscus. In addition, at the interface between the
… (8) … (8)
Следует отметить, что предпочтительно параметры A, B, d0 в математическом выражении (8) подгоняются в соответствии с фактическими данными и предварительными входными данными в БД моделей 103. Таким образом, процесс этапа S5 завершен, и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе переходит к процессу этапа S6.It should be noted that, preferably, the parameters A, B, d 0 in the mathematical expression (8) are adjusted according to the actual data and the preliminary input data in the
В ходе процесса этапа S6 блок 104 арифметической обработки сохраняет результат вычислений в БД моделей 103 и выходном устройстве 108. Таким образом, процесс этапа S6 завершен, и обработка для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе переходит к процессу этапа S7.During the process of step S6, the
В ходе процесса этапа S7 блок 104 арифметической обработки определяет, завершено ли литье. В результате определения, если литье завершено («Да» на этапе S7), блок 104 арифметической обработки завершает последовательность обработки для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе. Вместе с тем, если литье не завершено ((«Нет» на этапе S7), блок 104 арифметической обработки обновляет временнóй шаг и возвращает обработку для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе к процессу этапа S1.During the process of step S7, the
Как ясно из вышеприведенного описания, в способе оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе согласно варианту осуществления настоящего изобретения блок 106 преобразования преобразует скорость потока жидкой стали в кристаллизаторе 1 в теплопроводность, и блок 107 расчета модели теплопереноса решает трехмерное нестационарное уравнение теплопроводности, используя теплопроводность, вычисленную блоком 106 преобразования, так чтобы рассчитать распределение температуры кристаллизатора 1 и стали в кристаллизаторе 1 для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе. Таким образом, возможно с высокой точностью оценить толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе 1, в том числе в направлении ширины и в направлении толщины кристаллизатора 1.As is clear from the above description, in the mold hardened skin thickness estimation method according to the embodiment of the present invention, the
Вариант осуществления изобретенияEmbodiment of the invention
Когда трехмерная модель нестационарного теплопереноса рассчитывалась без использования в качестве входного условия распределения потоков жидкой стали, было получено практически однородное распределение толщины затвердевшей корочки и в направлении ширины, и в направлении толщины кристаллизатора, как показано в области наклонных линий R3 на фиг. 10. Вместе с тем, когда трехмерная модель нестационарного теплопереноса рассчитывалась с добавлением, в качестве входного условия, трехмерного распределения потоков жидкой стали в кристаллизаторе, как показано на фиг. 11, что было получено с помощью способа оценки состояния потока жидкой стали, описанного в Патентной литературе 2, было получено распределение толщины затвердевшей корочки, варьируемое и в направлении ширины, и в направлении толщины кристаллизатора, как показано в области наклонных линий R4 на фиг. 12. Таким образом, было подтверждено, что настоящее изобретение позволяет с высокой точностью оценивать толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе 1, в том числе, в направлении ширины и в направлении толщины кристаллизатора 1.When the 3D transient heat transfer model was calculated without using the liquid steel flow distribution as an input condition, a substantially uniform hardened skin thickness distribution in both the mold width direction and the mold thickness direction was obtained, as shown in the region of the oblique lines R3 in FIG. 10. However, when the 3D transient heat transfer model was calculated with the addition of the 3D liquid steel flow distribution in the mold as an input condition, as shown in FIG. 11, which was obtained by the molten steel flow state evaluation method described in Patent Literature 2, a hardened skin thickness distribution varying in both the mold width direction and the mold thickness direction was obtained, as shown in the region of oblique lines R4 in FIG. 12. Thus, it was confirmed that the present invention can accurately estimate the thickness of the hardened crust in the
Выше описан вариант, в котором применено настоящее изобретение, созданное настоящими изобретателями. Однако описание и чертежи, составляющие часть раскрытия настоящего изобретения, посредством указанного примера не ограничивают настоящее изобретения. Например, если получена измерительная информация, относящаяся к температуре медной пластины кристаллизатора и величине уменьшения тепла в кристаллизаторе, при вычислении модели теплопереноса применяют обработку по вычислению коррекции для корректировки неизвестных искажений, благодаря чему предполагается получить дополнительное повышение точности оценки распределения толщины затвердевшей корочки. Таким образом, другие варианты осуществления изобретения, примеры, методы работы и т.п., разработанные специалистами в данной области техники на основе указанного варианта осуществления изобретения, включены в объем настоящего изобретения.The above has described an embodiment in which the present invention made by the present inventors is applied. However, the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention do not limit the present invention by way of this example. For example, if measurement information related to the mold copper plate temperature and the heat reduction amount in the mold is obtained, the heat transfer model calculation applies correction calculation processing to correct unknown distortions, thereby further improving the accuracy of the hardened crust thickness distribution estimation is expected to be obtained. Thus, other embodiments, examples, methods of operation, and the like, developed by those skilled in the art based on said embodiment, are included within the scope of the present invention.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Настоящее изобретение позволяет предоставить устройство для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе и способ оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, которые позволяют с высокой точностью оценивать толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе, в том числе, в направлении ширины и в направлении толщины кристаллизатора.The present invention makes it possible to provide a mold hardened crust thickness estimator and a mold hardened shell thickness estimating method that can estimate the mold hardened skin thickness including the mold width direction and the mold thickness direction with high accuracy.
Перечень номеров позицийItem Number List
1 – кристаллизатор1 - crystallizer
3 – погружной стакан3 - submersible glass
7 – порошок кристаллизатора7 - crystallizer powder
9 – затвердевшая корочка 9 - hardened crust
11 – медная пластина кристаллизатора 11 - copper plate mold
100 – устройство для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе100 - device for assessing the thickness of the hardened crust in the mold
101 – управляющий терминал101 - control terminal
102 – входное устройство 102 - input device
103 – база данных моделей (БД моделей)103 - database of models (DB of models)
104 – блок арифметической обработки104 - arithmetic processing unit
106 – блок преобразования106 - conversion block
107 – блок расчета модели теплопереноса107 - block for calculating the heat transfer model
108 – выходное устройство108 - output device
110 – устройство отображения110 - display device
201 – охлаждающая вода201 - cooling water
202 – полузатвердевшая область202 - semi-hardened area
203 – скорость потока жидкой стали203 - liquid steel flow rate
204 – величина уменьшения тепла в кристаллизаторе204 - the amount of heat reduction in the mold
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-054078 | 2019-03-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787109C1 true RU2787109C1 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU959908A1 (en) * | 1981-04-08 | 1982-09-23 | Ждановский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Завод "Азовсталь" Им.С.Орджоникидзе | Device for measuring thickness of skin of continuously cast blank |
SU1006049A1 (en) * | 1981-06-22 | 1983-03-23 | Вологодский Политехнический Институт | Apparatus for monitoring ingot rim thickness at mould exit |
US20080264598A1 (en) * | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Nucor Corporation | Method and system for tracking and positioning continuous cast slabs |
WO2015115651A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 新日鐵住金株式会社 | Method, device and program for determining casting state in continuous casting |
US20150343530A1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Elwha Llc | Systems and methods for monitoring castings |
JP2016175114A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 新日鐵住金株式会社 | Molten metal surface profile measuring method, device and program in continuous casting mold, and control method of continuous casting |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU959908A1 (en) * | 1981-04-08 | 1982-09-23 | Ждановский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Завод "Азовсталь" Им.С.Орджоникидзе | Device for measuring thickness of skin of continuously cast blank |
SU1006049A1 (en) * | 1981-06-22 | 1983-03-23 | Вологодский Политехнический Институт | Apparatus for monitoring ingot rim thickness at mould exit |
US20080264598A1 (en) * | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Nucor Corporation | Method and system for tracking and positioning continuous cast slabs |
WO2015115651A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 新日鐵住金株式会社 | Method, device and program for determining casting state in continuous casting |
US20150343530A1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Elwha Llc | Systems and methods for monitoring castings |
JP2016175114A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 新日鐵住金株式会社 | Molten metal surface profile measuring method, device and program in continuous casting mold, and control method of continuous casting |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6607215B2 (en) | Flow state estimation method for molten steel, flow state estimation device, on-line display device for flow state of molten steel, and continuous casting method for steel | |
Zappulla et al. | Multiphysics modeling of continuous casting of stainless steel | |
KR20110020854A (en) | Method for the continuous casting of metal strand | |
El-Bealy | On the formation of macrosegregation and interdendritic cracks during dendritic solidification of continuous casting of steel | |
EP3943213B1 (en) | Device and method for estimating solidifying shell thickness in casting mold | |
El-Bealy | Macrosegregation quality criteria and mechanical soft reduction for central quality problems in continuous casting of steel | |
Oliveira et al. | An inverse approach for the interfacial heat transfer parameters in alloys solidification | |
KR101896203B1 (en) | Device, method, and computer readable storage medium for detecting molten-metal surface level in continuous casting mold | |
RU2787109C1 (en) | Device for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer and method for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer | |
Iwasaki et al. | Thermal-mechanical model calibration with breakout shell measurements in continuous steel slab casting | |
RU2796256C1 (en) | Device and method for evaluating thickness of hardened shell in mould and method for continuous steel casting | |
JP6825760B1 (en) | In-mold solidification shell thickness estimation device, in-mold solidification shell thickness estimation method, and continuous steel casting method | |
JP5747726B2 (en) | Temperature estimation method and temperature estimation device | |
WO2021065342A1 (en) | Device and method for estimating solidifying shell thickness in casting mold and continuous steel casting method | |
de Barcellos et al. | Analysis of metal mould heat transfer coefficients during continuous casting of steel | |
JPH05123842A (en) | Method for predicting temperature at unsolidified part in cast slab in continuous casting | |
JP6781409B2 (en) | Temperature estimation method and temperature estimation device | |
JP2016175106A (en) | Drift current detection method and drift current control method, molten metal surface variation detection method and molten metal surface variation control method in continuous casting mold, device and program | |
EP3928890B1 (en) | Control method for continuous casting machine, control device for continuous casting machine, and manufacturing method for casting | |
JP7073932B2 (en) | Solidification completion position detection method for slabs and solidification completion position detection device for slabs | |
JP2020175407A (en) | Method of estimating crater-end position of cast slab in continuous casting, and apparatus therefor | |
Redouane et al. | EXPERIMENTAL, STATISTICAL AND NUMERICAL STUDIES OF THE CONTINUOUS CASTING PROCESS BASED ON TEMPERATURE PROFILES-PART I. | |
JP2014233734A (en) | Final solidification position estimation method and device of continuous casting piece, and production method of continuous casting piece | |
CN114329804A (en) | Method for predicting the pore distribution in a cast metal object |