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 PDF

Info

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
Application number
RU2021127481A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рёсукэ МАСУДА
Ёсинари ХАСИМОТО
Акитоси МАЦУИ
Суго МОРИТА
Тацуро ХАЯСИДА
Тайга КОРИЯМА
Original Assignee
ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН filed Critical ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Application granted granted Critical
Publication of RU2787109C1 publication Critical patent/RU2787109C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: casting.
SUBSTANCE: invention relates to continuous casting of steel. Device (100) for assessment of a thickness of solidified crust (9) in crystallizer (1) contains an input device, a database of models, a converter, and a device for calculation of a heat transfer model. The input device receives data on a temperature and components of steel in an intermediate bucket, a width, a thickness, and a speed of a workpiece, and distribution of a speed of steel flows in the crystallizer. The database stores mathematical expressions of models and a parameter related to a reaction of steel solidification in the crystallizer. The converter converts a speed of a steel flow in the crystallizer into heat conductivity of steel of a semi-solidified area in the crystallizer. The device for calculation of a heat transfer model assesses a thickness of crust in the crystallizer based on distribution of a temperature of the crystallizer and steel in the crystallizer, calculated by a three-dimensional non-stationary equation of heat conductivity, using the results of measurements of the input device, and the mentioned parameters.
EFFECT: increase in the accuracy of assessment of a thickness of solidified crust in a crystallizer, including directions of a width and a thickness of the crystallizer.
8 cl, 12 dwg, 1 tbl, 1 ex

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, Patent Literature 1 describes a method in which the thickness of a solidified skin at a predetermined location from the surface of the molten metal towards the exit of the mold is estimated based on the heat flow profile until the molten steel reaches the exit of the mold from the surface of the molten metal, and based on This predicts the thickness of the hardened crust at the outlet of the mold.

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 Patent Literature 1 only considers the heat supplied to the solidification boundary by the flow of liquid steel in the mold in the normal state. Thus, in the method described in Patent Literature 1, it is considered that when the heat content deviates due to transient change in the flow of liquid steel, the estimated value of the thickness of the solidified crust may vary. In addition, in the method described in Patent Literature 1, heat transfer calculation is performed in one coordinate, and only the distribution in the height direction of the thickness of the solidified crust is evaluated. However, even when the height position is the same, the thickness of the solidified crust actually varies in the width direction and the mold thickness direction. Thus, with the method described in Patent Literature 1, local thinning of the hardened skin in the width direction and the thickness direction of the mold cannot be predicted.

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 thickness evaluation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is a device for estimating the thickness of the solidified skin 9 (mould solidified skin thickness) formed by solidifying liquid steel 5 in the mold 1 in the continuous casting equipment of the steel industry. . The obtained information (measurement results) about the depth of immersion of the immersion nozzle 3 in the equipment for continuous casting of billets and the speed of pouring the melt, the distance between the copper plates 11 for casting, which corresponds to the width and thickness of the slab billet cast in the equipment for continuous casting, as well as components and the temperature of the molten steel 5 in the tundish of the continuous casting equipment is transmitted to the control terminal 101. It should be noted that numeral 7 in FIG. 1 stands for crystallizer powder.

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 thickness judging device 100 and the mold hardened skin thickness judging method has, as main components, a control terminal 101, a mold hardened skin thickness judging device 100, an output device 108, and a display device 110 . The control terminal 101 is formed by an information processing device such as a personal computer or a workstation, and collects various kinds of output information such as the mold hardened crust thickness distribution, the temperature of the copper plate 11, and the mold heat reduction amount estimate.

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 device 100 for evaluating the thickness of the hardened crust in the mold is formed by an information processing device such as a personal computer or a workstation. The device 100 for estimating the thickness of the hardened crust in the mold includes an input device 102, a model database (model database) 103 and an arithmetic processing unit 104.

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 input device 102 is an interface for entering various final information related to the equipment for continuous casting of billets. The input device 102 is a keyboard, mouse, pointing device, data receiver, graphical user interface (GUI), and the like. The input device 102 receives the target information, the parameter setting value, and the like. from the outside and writes this information to the database models 103 or transfers this information to the block 104 arithmetic processing. The final information is inputted to the input device 102 from the control terminal 101. The final information includes the immersion depth of the nozzle 3 and the casting speed, the distance between the mold copper plates 11 corresponding to the width and thickness of the cast slab blank, and component information and information about temperature or etc. liquid steel 5.

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 model database 103 is a data storage device that stores information about the mathematical expressions of the models relating to the solidification reaction of the liquid steel 5 in the continuous casting equipment. The model database 103 stores model expression parameters as model mathematical expression information relating to the liquid steel solidification reaction 5. In addition, the model database 103 stores various information that is input to the input device 102 and calculation results as results of actual operations. calculated using block 104 arithmetic processing.

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 arithmetic processing unit 104 is formed by an arithmetic processing unit such as a central processing unit (CPU) and controls all operations of the apparatus 100 for estimating the thickness of the hardened shell in the mold. The arithmetic processing unit 104 functions as a conversion unit 106 and a heat transfer model calculation unit 107 . The conversion unit 106 and the heat transfer model calculation unit 107 operate when the arithmetic processing unit 104 executes a computer program, for example. The arithmetic processing unit 104 functions as a conversion unit 106 by executing the computer program for the conversion unit 106, and functions as the heat transfer model calculation unit 107 by executing the computer program for the heat transfer model calculation unit 107 . It should be noted that the arithmetic processing unit 104 may include a dedicated arithmetic unit or arithmetic circuit functioning as a conversion unit 106 and a heat transfer model calculation unit 107 .

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 model database 103, the conversion unit 106 converts the absolute value of the normal linear component for the copper plate 11 in the liquid steel feed rate in the mold 1 into the thermal conductivity of the semi-solidified region existing between the liquid steel 5 and hardened crust 9.

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 conversion unit 106 and information on the actual operation results and model information stored in the model database 103, the heat transfer model calculation unit 107 solves a three-dimensional non-stationary heat conduction equation to estimate the temperature distribution of the mold copper plate 11 and inside the mold 1, the values reducing heat in the mold and distributing the thickness of the hardened crust in the mold.

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 output device 108 outputs various kinds of processing information of the mold hardened skin thickness estimation device 100 to the control terminal 101 and the display device 110 . The display device 110 displays and outputs various kinds of information from the device 100 for evaluating the thickness of the solidified crust in the mold exiting the exit device 108.

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 skin thickness estimator 100 having this configuration performs the following mold hardened skin thickness evaluation processing to evaluate the hardened skin thickness distribution in the mold 1, including in the width direction and the thickness direction of the mold 1.

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 liquid steel 5. However, the above-described matching calculation has poor convergence and has the disadvantage of a long calculation time. Therefore, in the present invention, the liquid steel flow velocity distribution in the mold 1 is converted into the thermal conductivity of the semi-solidified region based on the pre-generated conversion mathematical expression, thereby calculating the solidified crust thickness distribution in the mold in a separate block of the 3D transient heat transfer model. The semi-solidified region is the region in the solidification process between the liquid phase of the liquid steel 5 and the solidified crust 9. With the semi-solidified region, it is not possible to accurately determine the interface between the solidified crust 9 and the liquid steel 5 in the physical calculation model. Therefore, it is difficult to take into account the heat transfer at the interface between the liquid steel 5 and the solidified crust 9 directly in the physical calculation model. Thus, in the present invention, not the heat transfer coefficient at the solidification boundary, but the thermal conductivity of the semi-solidified region is dependent on the flow rate of the liquid steel.

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 liquid steel 5 is complex, while the calculations of the transient 1D flow and the transient 1D heat transfer preferably converge. Thus, in the present invention, a one-dimensional transient heat transfer calculation model has been created, including a convection term, as shown schematically in FIG. 2. As shown in FIG. 2, for simplicity, in the embodiment of the invention, the calculation cells at both ends of the model were considered as cooling water 201 for cooling the copper plate 11 and liquid steel 5, and it was set that the temperature of the cooling water and the temperature of the liquid steel are constant. In addition, the calculation cell, in which the lattice point temperature is in the range of solidus temperature T S to liquidus temperature T L , was considered as a semi-solidified region 202. The flow rate of liquid steel decreased with an increase in the proportion of solid phase in the semi-solidified region 202, so as to simulate the phenomenon diffusion of the penetrating flow (injection flow) to the sides on the surface of the hardened crust. The solid fraction in the semi-solidified area 202 was changed linearly by setting this fraction to 1 for the calculation cell in which the steel temperature is the solidus temperature T S and setting the solid fraction to 0 for the calculation cell in which the steel temperature is the liquidus temperature T L . However, it is known that in the semi-solidified region 202, the flow rate of liquid steel decreases sharply as the proportion of the solid phase increases. Therefore, the relationship between the temperature of the steel and the flow rate of the liquid steel in the semi-solidified region 202 was set as an exponential relationship. It should be noted that references 203 and 204 in FIG. 2 illustrate the flow rate of liquid steel and the amount of heat reduction in the mold, respectively. The one-dimensional non-stationary heat equation containing the convection term presented in the mathematical expression (1) below is discretized to calculate the temperature of each calculation cell.

Figure 00000001
… (1)
Figure 00000001
… (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 copper plate 11 of the mold was calculated as the amount of heat reduction in the mold. Fig. 3 illustrates the relationship between the flow rate of liquid steel and the calculated value of the heat reduction amount in the mold. As shown in FIG. 3, as the liquid steel flow rate increased, the calculated value of the heat reduction amount in the mold increased monotonically. When the flow rate of liquid steel exceeded 0.03 [m/s], the heat reduction amount in the mold became limiting. It is believed that this is due to the fact that under the influence of the flow of liquid steel, the hardened crust 9 was not formed.

Таблица 1Table 1

Удельная теплоемкость меди CP,Cu Specific heat capacity of copper C P,Cu 600600 Дж/(кг∙K)J/(kg∙K) Теплопроводность меди kCu Thermal conductivity of copper k Cu 300300 Вт/(м∙K)W/(m∙K) Теплопроводность жидкой стали kFe Thermal conductivity of liquid steel k Fe 30thirty Вт/(м∙K)W/(m∙K) Плотность жидкой стали ρFe Liquid steel density ρ Fe 70007000 кг/м3 kg / m 3 Толщина порошкаPowder thickness 0,00060.0006 мm Толщина медной пластины кристаллизатораMold copper plate thickness 0,030.03 мm Теплопроводность порошкаPowder Thermal Conductivity 1,51.5 Вт/(м∙K)W/(m∙K) Температура нагнетания жидкой сталиLiquid steel discharge temperature 15301530 °C°C Температура TL ликвидусаLiquidus temperature T L 15301530 °C°C Температура TS солидусаTemperature T S solidus 15001500 °C°C Коэффициент теплопередачи охлаждающей водыCooling water heat transfer coefficient 2500025000 Вт/(м2∙K)W / (m 2 ∙K) Коэффициент теплопередачи воздухаAir heat transfer coefficient 25002500 Вт/(м2∙K)W / (m 2 ∙K)

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 model database 103 in FIG. 1 and is used to calculate unsteady three-dimensional heat transfer. It should be noted that although a method for converting the flow rate of liquid steel into thermal conductivity in a semi-solidified region has been described here, the flow rate of liquid steel can also be converted as a thermal conductivity parameter including specific heat capacity and the like.

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 arithmetic processing unit 104 requests from the control terminal 101 the measurement value and the analysis value related to the liquid steel 5 and the mold 1. the distance between the copper plates 11 in the mold, which corresponds to the width and thickness of the cast slab billet. For simplicity, in an embodiment of the invention, it is assumed that received information related to the mold 1 is collected every second. In addition, the obtained information about the components of the liquid steel 5 and the temperature is collected in the tundish irregularly or at a constant time interval. In addition, for the distribution of the flow rate of the liquid steel 5, in the embodiment of the invention, the estimated values of the flow rate of the liquid steel 5 collected at a constant time interval, or the estimated values of the flow rate of the liquid steel obtained by calculating the calculated three-dimensional unsteady flow model, as shown, for example, in Patent Literature 2. Thus, the process of step S1 ends, and the mold hardened skin thickness evaluation processing proceeds to the process of step S2.

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 conversion unit 106 determines whether a semi-solidified region exists in the mold based on the information collected in the process of step S1. More specifically, the conversion unit 106 determines whether there is a region in which the temperature of the liquid steel 5 is in the range of the solidus temperature T S to the liquidus temperature T L based on the temperature information of the liquid steel 5 collected during the process of step S1, thereby determining whether a semi-solidified area exists in the mold 1. As a result of determining that a semi-solidified region exists in the mold 1 ("Yes" in step S2), the conversion unit 106 shifts the processing for judging the thickness of the solidified crust in the mold to the process of step S3. However, if there is no semi-solidified area in the mold 1 (No in step S2), the conversion unit 106 shifts the processing for estimating the thickness of the solidified crust in the mold to step S4.

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 conversion unit 106 converts the flow rate of liquid steel in the semi-solidified area detected in the process of step S2 into thermal conductivity using the mathematical expression for converting the flow rate of liquid steel and the thermal conductivity of the semi-hardened area stored in the model database 103. Thus, the process of step S3 is completed, and the mold hardened skin thickness evaluation processing proceeds to the process of step S4.

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 model calculation unit 107 performs a non-stationary three-dimensional heat transfer calculation using the information collected during the process of step S1 as well as step S3 and the model database information 103. In FIG. Figure 7 illustrates an example of the constructed three-dimensional model for calculating unsteady heat transfer. Region R1 in FIG. 7 shows the area of the copper plate 11 of the mold, and its inner side shows the area of liquid steel 5 or hardened crust 9. In an embodiment of the invention, the height direction of the mold 1 was divided at equal intervals dz = 50 [mm]. In addition, the width and thickness directions of the mold 1 were separated at intervals of 2 mm only in the region R2, where the hardened crust is expected to grow, and in the central part of the liquid steel 5, the separation was such that the intervals of the calculated cells changed in accordance with the width and thickness of the slab billet. with a fixed number of cells. It should be noted that in the phenomenon of heat transfer in the direction of the height of the mold 1, the Peclet number Pe found using the mathematical expression (2) is about 10 4 .

Figure 00000002
… (2)
Figure 00000002
… (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 mold 1. The Peclet number Pe is a dimensionless quantity indicating the relationship between convection and diffusion during heat movement. A larger Peclet number Pe means a greater influence of convection during heat movement. In other words, the contribution of the convection term is much higher than the contribution of thermal conductivity. Therefore, the heat conduction is not taken into account in the mold height direction, and it is assumed that the liquid steel 5 descends at the casting speed. Under this assumption, it is possible to reproduce the effect of a 3D transient heat transfer model by vertically positioning the 2D transient heat transfer models. Then, the temperature of the calculation cell in the directions of the width and thickness of the mold 1 was calculated by discretizing the following mathematical expression (3), which represents the equation of non-stationary two-dimensional heat conduction,

Figure 00000003
… (3)
Figure 00000003
… (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 mold copper plate 11 and the cooling water corresponded to Newton's cooling law mathematical expression (4) below, which uses the heat transfer coefficient of water h water .

Figure 00000004
… (4)
Figure 00000004
… (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 mold copper plate 11, which is obtained by calculating the non-stationary two-dimensional heat conduction equation in mathematical expression (3) until the state becomes normal. The liquidus temperature T L and the solidus temperature T S were obtained using a regression equation for the steel components and the temperature used in the actual operations. The calculation cell having a temperature below the solidus temperature T S in the liquid steel region was considered as the solidified crust 9, and the thickness of the solidified crust was calculated. In addition, the calculation cells in the liquid steel region, having a temperature above T L liquidus, mix sufficiently, and, therefore, the temperature was set to be the same at each time step. Thus, the process of step S4 is completed, and the mold hardened skin thickness evaluation processing proceeds to the process of step S5.

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 model calculation unit 107 calculates the solidification shrinkage value and the overall heat transfer coefficient between the mold 1 and the solidified crust 9 using the information collected in the process of step S1 and step S4 and the information of the model database 103. The mold 1 is provided with a cone from top to bottom, taking into account settling shrinkage. Because the amount of solidification shrinkage exceeds the cone at the top of the mold 1, the air called air gap existing between the solidified crust 9 and the copper plate 11 of the mold becomes thick. At the same time, in the lower part of the mold 1, the growth rate of the hardened crust gradually decreases, and the amount of shrinkage during solidification becomes less than the cone. Thus, the air gap may become small. The air gap has a high thermal resistance and contributes significantly to the amount of heat reduction in the mold and the thickness of the hardened skin. Therefore, it is important to reproduce the shrinkage during hardening on the model. Thus, the amount of shrinkage during solidification was calculated. First of all, the temperature dependence of the steel density was set, for example, as shown in FIG. 9 (see Non-Patent Literature 1), and the percentage shrinkage r shrink of the hardened crust was determined according to the mathematical expression (5).

Figure 00000005
… (5)
Figure 00000005
… (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.

Figure 00000006
… (6)
Figure 00000006
… (6)

Figure 00000007
… (7)
Figure 00000007
… (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 mold copper plate 11 and the solidified crust, there is a layer of mold powder 7 in addition to the air gap. Therefore, the overall heat transfer coefficient h all between the mold and the solidified crust, taking into account the amount of shrinkage during solidification, was calculated using the following mathematical expression (8).

Figure 00000008
… (8)
Figure 00000008
… (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 model database 103. Thus, the process of step S5 is completed, and the processing for estimating the thickness of the hardened crust in the mold proceeds to the process of step S6.

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 arithmetic processing unit 104 stores the calculation result in the model database 103 and the output device 108. Thus, the process of step S6 is completed, and the mold hardened skin thickness estimation processing proceeds to the process of step S7.

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 arithmetic processing unit 104 determines whether the casting is completed. As a result of determining if casting is completed (Yes in step S7), the arithmetic processing unit 104 ends the processing sequence for estimating the thickness of the solidified shell in the mold. However, if the casting is not completed ("No" in step S7), the arithmetic processing unit 104 updates the time step and returns the mold hardened skin thickness estimation processing to the process of step S1.

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 conversion unit 106 converts the flow rate of liquid steel in the mold 1 into thermal conductivity, and the heat transfer model calculation unit 107 solves the three-dimensional non-stationary heat equation using the thermal conductivity calculated by the unit 106 conversion so as to calculate the temperature distribution of the mold 1 and the steel in the mold 1 to estimate the thickness of the solidified crust in the mold. Thus, it is possible to estimate with high accuracy the thickness of the hardened crust in the mold 1, including in the direction of the width and in the direction of the thickness of the mold 1.

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 mold 1, including the width direction and the thickness direction of the mold 1.

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)

1. Устройство для оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, содержащее:1. Device for assessing the thickness of the hardened crust in the mold, containing: входное устройство, выполненное с возможностью приема входных данных о результатах измерения 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, а также о распределении скорости потоков жидкой стали в кристаллизаторе;an input device configured to receive input data on the results of measuring the temperature and components of liquid steel in the tundish of the continuous casting equipment, on the results of measuring the width, thickness and casting speed of the slab billet cast in the specified equipment for continuous casting of billets, and also about distribution of the flow rate of liquid steel in the mold; базу данных моделей теплопереноса, выполненную с возможностью хранения математического выражения модели теплопереноса и параметра, относящегося к реакции затвердевания жидкой стали в кристаллизаторе указанного оборудования для непрерывного литья заготовок, представляющего собой по меньшей мере одно из: удельной теплоемкости меди, теплопроводности меди, теплопроводности жидкой стали, плотности жидкой стали, температур ликвидус и солидус, коэффициентов теплопередачи воздуха и охлаждающей воды;a heat transfer model database configured to store a mathematical expression of the heat transfer model and a parameter related to the liquid steel solidification reaction in the mold of said continuous casting equipment, which is at least one of copper specific heat, copper thermal conductivity, liquid steel thermal conductivity, liquid steel density, liquidus and solidus temperatures, air and cooling water heat transfer coefficients; преобразователь, выполненный с возможностью преобразования скорости потока жидкой стали в кристаллизаторе, вводимой во входное устройство, в теплопроводность стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе; иa converter configured to convert the flow rate of the liquid steel in the mold introduced into the inlet device into the thermal conductivity of the steel of the semi-solidified region in the mold; and 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 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, указанного математического выражения модели теплопереноса, указанного параметра, относящегося к реакции затвердевания жидкой стали в кристаллизаторе, представляющего собой по меньшей мере одно из: удельной теплоемкости меди, теплопроводности меди, теплопроводности жидкой стали, плотности жидкой стали, температур ликвидус и солидус, коэффициентов теплопередачи воздуха и охлаждающей воды; и указанной теплопроводности стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе, определяемой с помощью преобразователя.a heat transfer model calculator capable of estimating 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 said temperature measurements and components of liquid steel in the tundish of said continuous casting equipment , said measurements of the width, thickness, and casting speed of a slab cast in said continuous casting equipment, said mathematical expression of the heat transfer model, said parameter relating to the solidification reaction of liquid steel in the mold, which is at least one of: specific heat capacity copper, thermal conductivity of copper, thermal conductivity of liquid steel, density of liquid steel, liquidus and solidus temperatures, heat transfer coefficients of air and cooling water; and the specified thermal conductivity of the steel of the semi-solidified area in the mold, determined using a transducer. 2. Устройство по п. 1, в котором преобразователь выполнен с возможностью преобразования скорости потока жидкой стали в теплопроводность стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе в области, имеющей температуру выше температуры солидус жидкой стали и ниже температуры ликвидус жидкой стали.2. The device according to claim 1, in which the converter is configured to convert the liquid steel flow rate into the thermal conductivity of the steel of a semi-hardened region in the mold in a region having a temperature above the solidus temperature of the liquid steel and below the liquidus temperature of the liquid steel. 3. Устройство по п. 1 или 2, в котором устройство расчета модели теплопереноса выполнено с возможностью3. The device according to claim 1 or 2, in which the device for calculating the heat transfer model is configured to вычисления величины усадки при затвердевании жидкой стали на основе распределения температуры стали в кристаллизаторе иcalculating the amount of shrinkage during solidification of liquid steel based on the temperature distribution of steel in the mold and вычисления общего коэффициента теплопереноса между кристаллизатором и затвердевшей корочкой на основе величины усадки жидкой стали при затвердевании.calculating the overall heat transfer coefficient between the mold and the solidified crust based on the amount of shrinkage of liquid steel during solidification. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором устройство расчета модели теплопереноса выполнено с возможностью вычисления трехмерного нестационарного теплопереноса посредством вертикального расположения двухмерных моделей расчета нестационарного теплопереноса, разделенных в направлении высоты кристаллизатора.4. The device according to any one of paragraphs. 1-3, wherein the heat transfer model solver is configured to calculate three-dimensional transient heat transfer by vertically arranging two-dimensional transient heat transfer calculation models separated in a mold height direction. 5. Способ оценки толщины затвердевшей корочки в кристаллизаторе, характеризующийся тем, что:5. A method for assessing the thickness of a hardened crust in a mold, characterized in that: на этапе ввода данных вводят результаты измерения температуры и компонентов жидкой стали в промежуточном ковше оборудования для непрерывного литья заготовок, результаты измерения ширины, толщины и скорости литья слябовой заготовки, отливаемой в указанном оборудовании для непрерывного литья заготовок, и распределение скорости потоков жидкой стали в кристаллизаторе;at the data input step, inputting the results of measuring the temperature and components of liquid steel in the tundish of the continuous casting equipment, the results of measuring 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; на этапе преобразования преобразовывают скорость потока жидкой стали в кристаллизаторе, введенную на этапе ввода, в теплопроводность стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе; иthe conversion step converts the flow rate of the liquid steel in the mold introduced in the input step into the thermal conductivity of the steel of the semi-solidified region in the mold; and на этапе расчета модели теплопереноса оценивают толщину затвердевшей корочки в кристаллизаторе на основе распределения температуры кристаллизатора и стали в кристаллизаторе, вычисляемых посредством решения нестационарного трехмерного 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 теплопереноса и параметра, относящегося к реакции затвердевания жидкой стали в кристаллизаторе, представляющего собой по меньшей мере одно из: удельной теплоемкости меди, теплопроводности меди, теплопроводности жидкой стали, плотности жидкой стали, температур ликвидус и солидус, коэффициентов теплопередачи воздуха и охлаждающей воды, а также указанной теплопроводности стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе, определенной на этапе преобразования.at the stage of calculation of the heat transfer model, the thickness of the solidified crust in the mold is estimated based on the temperature distribution of the mold and steel in the mold, calculated by solving a non-stationary three-dimensional heat equation using the specified temperature measurements and the components of liquid steel in the tundish of the specified equipment for continuous casting of billets, the specified results measuring the width, thickness and casting speed of a slab billet cast in said continuous casting equipment, a mathematical expression of a heat transfer model, and a parameter related to the solidification reaction of liquid steel in a mold, which is at least one of: specific heat capacity of copper, thermal conductivity of copper, thermal conductivity of liquid steel, density of liquid steel, liquidus and solidus temperatures, heat transfer coefficients of air and cooling water, as well as the indicated thermal conductivity of semi-solid steel solidified area in the mold, determined during the conversion step. 6. Способ по п. 5, в котором на указанном этапе преобразования выполняют этап преобразования скорости потока жидкой стали в теплопроводность стали полузатвердевшей области в кристаллизаторе в области, имеющей температуру выше температуры солидус жидкой стали и ниже температуры ликвидус жидкой стали.6. The method according to claim 5, wherein in said conversion step, the step of converting the liquid steel flow rate into the thermal conductivity of the steel of a semi-solidified region in the mold in a region having a temperature above the solidus temperature of the liquid steel and below the liquidus temperature of the liquid steel is performed. 7. Способ по п. 5 или 6, в котором на этапе расчета модели теплопереноса выполняют этап вычисления величины усадки жидкой стали при затвердевании на основе распределения температуры стали в кристаллизаторе и вычисления общего коэффициента теплопереноса между кристаллизатором и затвердевшей корочкой на основе указанной величины усадки жидкой стали при затвердевании.7. The method according to claim 5 or 6, wherein in the step of calculating the heat transfer model, performing the step of calculating the amount of shrinkage of liquid steel during solidification based on the temperature distribution of the steel in the mold and calculating the overall heat transfer coefficient between the mold and the solidified crust based on the specified amount of shrinkage of liquid steel when hardening. 8. Способ по любому из пп. 5-7, в котором на этапе расчета модели теплопереноса выполняют этап расчета нестационарного трехмерного теплопереноса посредством вертикального расположения двумерных моделей расчета нестационарного теплопереноса, разделенных в направлении высоты кристаллизатора.8. The method according to any one of paragraphs. 5-7, in which, in the heat transfer model calculation step, a transient three-dimensional heat transfer calculation step is performed by vertically arranging the two-dimensional transient heat transfer calculation models separated in the mold height direction.
RU2021127481A 2019-03-22 2020-03-03 Device for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer and method for assessment of thickness of solidified crust in crystallizer RU2787109C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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