Numerické modelování tuhnutí plynule litých ocelových předlitků o průměru 400 mm

Abstract

Tato diplomová práce pojednává o studiu tuhnutí plynule litých ocelových předlitků o průměru 400 mm s využitím numerického modelování v simulačním software ProCAST. Cílem numerického modelování, realizovaného pod záštitou Katedry metalurgie a slévárenství a Regionálního materiálově technologického výzkumného centra (RMTVC) Fakulty metalurgie a materiálového inženýrství na VŠB – TU Ostrava, je optimalizace výroby plynule litých předlitků v ArcelorMittal Ostrava a.s. Teoretická část obsahuje základní znalosti o plynulém odlévání oceli. Součástí teorie je i analýza současných globálních poznatků z oblasti možností verifikace a optimalizace výroby plynulého odlévání kruhových předlitků s cílem dosažení vyšší produktivity zařízení plynulého odlévání při dodržení kvalitativních parametrů. Praktická část představuje základní postup experimentálního studia využívajícího numerické modelování v komerčním simulačním software a shrnuje stávající dosažená vstupní data pro relevantní nastavení numerického modelu a zároveň nezbytná pro verifikaci technologie plynulého odlévání velkých kruhových předlitků na modernizovaném zařízení plynulého odlévání v ArcelorMittal Ostrava a.s. Součástí kapitoly je i diskuze problematiky identifikace termodynamických vlastností materiálů, stanovení podmínek odvodu tepla v oblasti primárního i sekundárního chlazení plynule odlévaného ocelového předlitku a dosažených výsledků, které přinášejí informace o teplotním poli, metalurgické délce, tloušťce utuhlé kůry na konci krystalizátoru a porozitě v závislosti na okrajových podmínkách odlévání.

This diploma deals with study of solidification conditions of continuous casting round steel billets with diameter 400 mm using numerical modelling in ProCAST simulation software. The aim of numerical modelling realized under the conditions of the Department of Metallurgy and Foundry and Regional Materials Science and Technology Centre (RMSTC) at VSB-TU Ostrava is the optimization of the production of continuously cast steel in ArcelorMittal Ostrava a.s. Theoretical part is focused on fundamentals of continuous casting of steel. Theoretical knowledge are supplemented with analysis of actual global literature in field of continuous casting of round steel billets. With the aim of higher productivity of continuous casting machine while complying quality parameters, possibilities of verification and production optimization are also mentioned. In practical part, the current state of topic is represented, fundamentals of experimental study using numerical modelling in commercial simulation software are described. Current reach input data for relevant settings of numerical model and both necessary for verification of technology of continuous casting of large round steel billets on the modernized continuous casting machine in ArcelorMittal Ostrava a.s. are summarized. The determination of thermodynamic properties of materials and the conditions of heat transfer in the continuously cast billet primary and secondary cooling zone, which provides information on temperature field, metallurgical length, solidifying shell thickness in the end of mold and porosity depending on boundary conditions of casting, are also discussed.