EFFECT OF THE OPERATING CONDITIONS OF AIR-MIST NOZZLES ON THE THERMAL EVOLUTION OF CONTINUOSLY CAST THIN SLABS

Abstract Commonly. the secondary cooling provided by air-mist nozzles is regulated by varying the water flow rate while maintaining constant air nozzle pressure. However, these cooling elements are more flexible since, as demonstrated in laboratory experiments, an increase in the air pressure, particularly from a typical value of 200 kPa to 250-400 kPa, causes a considerable increase in the boiling heat flux for a given impact water flux. Based on this finding, previous empirical correlations for the heat flux generated by air-mist nozzles impinging on hot surfaces were extended to include the effect of the air pressure. The correlations were then implemented into a transient 2-D heat conduction model to investigate the influence of new cooling conditions on the surface temperature and metallurgical length of the strand and ultimately on the possibility of increasing the casting speed, i.e., productivity. The model highlighted the potential of the new conditions and this was confirmed by plant results. Additional support to the usefulness of the correlations emerged from the accurate predictions that the model can achieve regarding the temperature evolution of the strand during transient operating conditions, such as during changes in casting speed, slab width, casting temperature and/or steel grade. The fact that the correlations did not need calibration emphasizes the importance of the appropriate characterization of spray and air-mist cooling to develop robust, flexible and accurate virtual casting machines for exploring and controlling the operation of real ones. Ordinairement le refroidissement secondaire avec pulvérisateur pneumatique est réglé en changeant le degré du flux d’eau mais en gardant l’atomiseur de pression d’air constant. Cependant ces refroidissements sont plus flexibles, comme démontrées dans les expériences de laboratoire, un accroissement dans la pression d’air, particulièrement de la valeur typique de 200 kPa a 250-400 kPa, produit un accroissement dans le flot de chaleur de l’ébullition pour un choc de flot d’eau donné. Basé dans ces découvertes, des corrélations empiriques pour le flux de chaleur généré par le pulvérisateur pneumatique qui entre en collision avec des surfaces chaudes étaient prolongées pour inclure l’effet de la pression d’air. Les corrélations étaient donc exécutées dans un model de conduction de chaleur transitoire 2-D pour étudier l’influence des conditions des nouveaux refroidissements sur la température de la surface et la longueur métallurgique du toron et finalement sur la possibilité d’augmenter la vitesse des brames coulées, i.e., productivité. Le modèle reflète le potentiel des nouvelles conditions et ceci a été confirmé dans les résultats sur l’industrie. Un appui additionnel de bonté pratique de corrélations surgit des prédictions exactes que le modèle peut exécuter de l’évolution de température du toron pendant les conditions transitoires d’opération ex. pendant le changement de la vitesse coulée, largeur des brames, la température des coulées et/ou le rang d’acier. Le fait que les corrélations n’ont pas eu besoin d’être calibrées, montre l’importance d’une caractérisation appropriée du refroidissement avec les atomiseurs d’eau pour développer des machines de coulée virtuelles, robustes, flexibles et précises. Ceci permettra explorer et contrôler l’opération en machines réelles.