VÝZNAM TERMOFYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTÍ OCELÍ PRO NUMERICKOU SIMULACI PROCESU KONTINUÁLNÍHO LITÍ

THE IMPORTANCE OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF STEELS FOR THE NUMERICAL SIMULATION OF A CONCASTING PROCESS

journal article - other

en

The thermophysical properties of steels have significant influence on the actual concasting process, and on the accuracy of its numerical simulation and optimization. The determination of these properties (heat conductivity, specific heat capacity and density in the solid and liquid states) often requires more time than the actual numerical calculation of the temperature fields of a continuously cast steel billet, cylinder or slab (generally a concasting). The influence of individual properties should be neither under- nor over-estimated. Therefore, an analysis/parametric study of these thermophysical properties was conducted. The order of importance within the actual process and the accuracy of simulation and optimization were also determined. Individual properties, which, in some cases, were obtained from tables, and in others experimentally, were substituted by an approximation using orthogonal polynomials. The accuracy of each polynomial is dependent on the precision of individual values. The order of significance of individual thermophysical properties was determined with respect to the metallurgical length. The analysis was performed by means of a so-called calculation experiment, i.e. by means of the original and universal numerical concasting model developed by the authors of this paper. It is convenient to conduct such an analysis in order to facilitate the simulation of each individual case of concasting, thus enhancing the process of optimization.

Termofyzikální vlastnosti ocelí mají významný vliv na skutečný procel kontinuálního lití a na přesnost jeho numerické simulace a optimalizace. Určení těchto vlastností (tepelná vodivost, měrná tepelná kapacita a hustota v tuhé a kapalné fázi) často vyžaduje více času než vlastní numerický výpočet teplotních polí plynule odlitého ocelového sochoru, válce nebo bramy (obecně předlitku). Vliv individuálních vlastností by neměl být podceňován ani přeceňován. Proto byla uskutečněna analyza/parametrická studie těchto termofyzikálních vlastností. Bylo rovněž určeno pořadí významu v průběhu skutečného procesu a přesnost simulace a optimalizace. Individuální vlastnosti, které v některých případech byly získány z tabulek, v jiných experimentálně, byly nahrazeny aproximací za použití ortogonálních polynomů. Přesnost každého polynomu je závislá na přesnosti jednotlivých vlastností. Pořadí významu jednotlivých termofyzikálních vlastností byla stanovena vzhledem k metalurgické délce. Analyza byla prováděna pomocí t.zv. výpočtového experimentu, t.j. pomocí originálního a univerzálního numerického modelu plynulého odlévání vyvinutého autory tohoto článku. Je potřebné provádět takovou analyzu pro usnadnění simulace každého individuálního případu plynulého lití a tak zlepšit proces optimalizace.

The thermophysical properties of steels have significant influence on the actual concasting process, and on the accuracy of its numerical simulation and optimization. The determination of these properties (heat conductivity, specific heat capacity and density in the solid and liquid states) often requires more time than the actual numerical calculation of the temperature fields of a continuously cast steel billet, cylinder or slab (generally a concasting). The influence of individual properties should be neither under- nor over-estimated. Therefore, an analysis/parametric study of these thermophysical properties was conducted. The order of importance within the actual process and the accuracy of simulation and optimization were also determined. Individual properties, which, in some cases, were obtained from tables, and in others experimentally, were substituted by an approximation using orthogonal polynomials. The accuracy of each polynomial is dependent on the precision of individual values. The order of significance of individual thermophysical properties was determined with respect to the metallurgical length. The analysis was performed by means of a so-called calculation experiment, i.e. by means of the original and universal numerical concasting model developed by the authors of this paper. It is convenient to conduct such an analysis in order to facilitate the simulation of each individual case of concasting, thus enhancing the process of optimization.

kontinuální odlévání oceli, termofyzikální vlastnosti, teplotní pole, numerický model, přesnost výpočtu

concast steel, thermophysical properties, temperature field, numerical model, calculation accuracy

2011

21.02.2011

VŠB

Ostrava

1210-0471

Transaction of the VŠB-Technical university of Ostrava, Mechanical series

LVI

3

73–78

6