Investigation of water distribution, heat transfer and pocket water formation due to air/mist cooling in continuous casting of steel

Aufgrund der steigenden Anforderungen an Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit gewinnen Simulationswerkzeuge zunehmend an Bedeutung. Diese Systeme ermöglichen die realistische Simulation des Stranggießprozesses, die Durchführung detaillierter Analysen und die Untersuchung verschiedener Prozessvarianten in Machbarkeitsstudien. Um dieses Ziel zu erreichen, hat der Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie der Montanuniversität Leoben die nicht-kommerzielle Simulationssoftware m²CAST entwickelt. Zur Beschreibung der komplexen Prozesse der Wärmeabfuhr beim Stranggießen, insbesondere in der Sekundärkühlzone, werden Randbedingungen verwendet, um das thermische Verhalten des Systems zu beschreiben. Um qualitativ hochwertige Ausgangsdaten für diese Randbedingungen zu gewährleisten, hat der Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie einen Düsenmessstand (NMS) konstruiert, mit dem Wasserverteilungen (WD) und Wärmeübergangskoeffizienten (HTC) gemessen werden können. Diese Daten werden verwendet, um das Sprühverhalten und die Kühlleistung verschiedener Industriedüsen unter verschiedenen Betriebsparametern zu analysieren. Für diese Arbeit wurden 85 WD und 1785 HTC für verschiedene Düsentypen und Betriebsparameter gemessen. Die ermittelten WD wurden anschließend hinsichtlich ihres Einflusses auf die HTC verglichen und analysiert. Die resultierenden Daten werden zur Erweiterung der m²CAST-Datenbank und zur Verbesserung der Randbedingungen der Wärmeübertragung in der Sprühwasserzone verwendet. Darüber hinaus wurde im NMS ein Versuchsaufbau implementiert, der das Messen von überschüssigem Wasser ermöglicht, das sich in der Tasche zwischen der Strangoberfläche und den Walzen sammelt. Insgesamt wurden 64 solcher Taschenwassermessungen durchgeführt, um das Verhalten des abfließenden Wassers zwischen dem Strang und der Rolle zu analysieren. Die Abhängigkeit der Wasserstandhöhe von Parametern wie Wasserdurchfluss, Luftdruck und Winkel wurde untersucht.