Численное моделирование гидродинамических и тепловых процессов при непрерывной двухвалковой разливке стали

Abstract

Разработана математическая модель и методика численного расчёта связанных гидродинамических и тепловых процессов в кристаллизующемся металле двухвалкового кристаллизатора при его непрерывной вертикальной подаче через щелевой питатель. Методика реализована в программе Comsol для двухмерного случая в приближении ламинарного характера течения металла и для установившегося режима. Проанализированы распределения скорости и температуры расплава в активной зоне кристаллизатора при скорости вращения валков в диапазоне 0,085-0,85 м/с. Показано, что с увеличением скорости разливки увеличивается глубина расплавленной лунки в металле, и вблизи его свободной поверхности появляются дополнительные вихревые структуры течения.Розроблено математичну модель і методику чисельного розрахунку пов'язаних гідродіних і теплових процесів в металі, що кристалізується в каналі двовалкового кристалізатора при безперервній вертикальній подачі металу через щілинний живильник. Методика реалізована в програмі Comsol для двомірного випадку в наближенні до ламінарного характеру течії металу і для усталеного режиму. Проаналізовано розподіл швидкості і температури розплаву в активній зоні кристалізатора при значеннях швидкості обертання валків в діапазоні 0,085-0,85 м / с. Показано, що зі збільшенням швидкості розливання збільшується глибина розплавленої лунки в металі, і поблизу його вільної поверхні появляються додаткові вихрові структури течії.The mathematical model and numerical technique are developed for computations of coupled hydrodynamic and thermal processes in the gap of twin-roll caster at continuous vertical melt feeding through slit nozzle. The computer technique is realized by Comsol for two-dimensional laminar flow of molten metal under steady-state conditions. The distributions of the melt velocity and temperature in active zone of the caster are analyzed at the different values of roll speed ranging from 0,085 to 0,85 m/s. As show, when the casting speed increases, the depth of molten hole in the metal grows and the additional vortexes in the melt flowing appear near the free surface of the melt.