Resumen

El artículo presenta los resultados de estudios numéricos y de modelos de agua de un flujo de acero en un distribuidor de fundición continua de un solo filamento. Las mediciones del campo de flujo se obtienen en un modelo de agua a escala 1:3 del distribuidor con el método de anemometría Laser-Doppler (LDA), durante la fundición en estado estacionario. Las mediciones LDA se realizan utilizando el criterio de similitud de Reynolds. Las simulaciones numéricas del flujo de fluido turbulento tridimensional en un distribuidor se llevan a cabo con el código comercial de volúmenes finitos FLUENT. El modelo matemático, validado con resultados experimentales, se utiliza para simular el flujo de acero líquido a través de una instalación industrial a escala 1:1: un distribuidor de 16 t.

INTRODUCCIÓN

El aumento constante de la demanda de los clientes para la producción de aceros de alta y muy alta calidad, promueve el desarrollo tecnológico intensivo de su producción. Dado que el método dominante en la producción mundial de acero es la colada continua, la artesa de colada se ha convertido en una unidad metalúrgica muy importante. Hoy en día, la artesa de colada no es sólo un recipiente de almacenamiento que garantiza la colada continua del acero, sino que se ha convertido en una fase metalúrgica adicional en la que se realizan otras. Estas operaciones son, por ejemplo, el control de la temperatura de la masa fundida, la composición y el control del flujo de la masa fundida para promover la separación de las inclusiones no metálicas. El flujo de la masa fundida es el factor clave para controlar la flotación de las inclusiones.

Las investigaciones del flujo de acero o del proceso de separación de inclusiones en la planta industrial son casi imposibles debido a la alta temperatura ya la falta de accesibilidad óptica. Por este motivo, las investigaciones se realizan con modelos físicos y simulaciones numéricas. Las investigaciones con modelos de agua ya son bien conocidas y ampliamente aplicadas [1-4]. El agua puede usar similares para modelizar el acero líquido porque las viscosidades cinemáticas de ambos fluidos son ( V st.1536°C = 8,26-10 ^-7 m ² /s, V w.20°C = 10,0-10 ^{- 7}m² /s). Hasta ahora se han utilizado modelos de agua de artesa para cualificar y cuantificar las investigaciones. Algunos ejemplos son la visualización del flujo y las mediciones de las distribuciones del tiempo de residencia, la zona transitoria, la influencia de distintos dispositivos de control del flujo en el flujo de acero o la separación de partículas. Los modelos físicos se combinan a menudo con el modelo matemático, ya que la precisión de la simulación numérica en la descripción de los fenómenos investigados se valida con los resultados experimentales del modelo de agua

También se ha realizado un gran número de estudios de flujo y separación de partículas con modelos matemáticos [5-7]. El amplio desarrollo de los estudios numéricos es un efecto del desarrollo dinámico de la potencia de cálculo de los ordenadores, paralelo al desarrollo de los códigos de cálculo.

• Materias:Simulación numérica Modelado numérico Modelado matemático Metales - Fundición Acero
• Subjects:Numerical simulation Numerical modeling Mathematical modeling Metals - Foundry Steel
• Palabras claves:Distribuidor; Fundición continua; Modelización numérica; Modelización física
• Keywords:Tundish; Continuous casting; Numerical modeling; Physical modeling