Numerical analysis of the non-metallic inclusions distribution and separation in a two-strand tundish

Análisis numérico de la distribución y separación de inclusiones no metálicas en un distribuidor de dos filamentos

El artesa de funcion un papel importante en la dificil tarea de conseguir un proceso de produccion de acero "limpio". El flujo del acero líquido en la artesa tiene una influencia crucial en la distribución y separación de las inclusiones no metálicas. El artículo presenta estudios computacionales de la separación de inclusiones no metálicas en un artesa de fundición industrial de dos filamentos durante la colada en estado estacionario. La capacidad de la artesa es de 7,5 t. En primer lugar, se investigó la estructura del flujo en la artesa utilizando un modelo de agua de la artesa industrial a escala 1:2. Los resultados experimentales, relativos a las características de la RTD, se muestran en el cuadro siguiente. Los resultados experimentales relativos a las características de la RTD se utilizaron para validar el modelo numérico. Con el modelo validado, se investigó numéricamente la distribución y separación de partículas en el distribuidor de dos filamentos. Para modelizar la separación de partículas en la superficie del fluido, se ha aplicado una condición de contorno modificada.

INTRODUCCIÓN

La artesa de colada contemporanea es un lugar de tratamientos de afino del acero para mejorar la calidad y pureza del acero fundido. En la confi guración básica del artesa de colada, el flujo controlado del acero líquido debe aumentar los fenómenos de crecimiento y eliminación de inclusiones no metálicas en la escoria y su adhesión a los elementos refractarios.

El movimiento de las inclusiones no metálicas, o más exactamente sus trayectorias, puede determinarse severamente en el método de Lagrange [1], utilizando la ecuación de transporte de las inclusiones que se transportan en el campo de velocidad del acero, predeterminado, teniendo en cuenta las fuerzas adicionales del flujo turbulento.

En los trabajos [2-5] para simular los efectos aleatorios derivados de la turbulencia se utiliza el modelo de paseo aleatorio discreto (DRW), denominado modelo estocástico [6], en el que cada componente de velocidad de la inclusión no metálica es proporcional a la energía turbulenta local (1).

A partir de la revisión de la literatura, se debe prestar atención a la elección adecuada de las condiciones de contorno para las inclusiones no metálicas. En la mayoría de los estudios [4,5,7-9] este tipo de condiciones de contorno para el modelo lagrangiano se expresa mediante la introducción de las inclusiones (su número y tamaño) en el distribuidor junto con el acero a través de la superficie correspondiente a la zona de la cubierta. Para la superficie acero-escoria se supone que todas las inclusiones son captadas por la escoria de recubrimiento, por lo que se supone que se produce una excelente absorción. Por el contrario, para el revestimiento de acero y artesa de colada se supone que las inclusiones no metálicas se repelen elásticamente, excluyendo la adhesión o la aglomeración.