Physical modeling of oscillation effect on fluid flow in mold

Modelización física del efecto de la oscilación en el flujo de fluidos en un molde

Este trabajo se centra en el modelado físico del efecto de oscilación. Dos nuevos criterios de similitud, π₁ = fl/ v y π₂ = A / l, que caracterizan el efecto de la frecuencia y la amplitud respectivamente en el flujo de fluido, se obtienen por el método de análisis de dimensiones. Basándose en el principio de similitud y en la teoría de la capa límite, se llevó a cabo un experimento con un modelo de agua a escala real. La oscilación afectó más a la fluctuación que la velocidad superficial. La frecuencia, especialmente la de alta frecuencia, influye más en la fluctuación que la amplitud. En comparación con la no oscilación, la altura de las olas aumenta un 300 % con una frecuencia de 160 r/min y una amplitud de 10 mm, mientras que la velocidad superficial aumenta un 15 %.

INTRODUCCIÓN

En la colada continua convencional, la oscilación del molde mejora la lubricación y ayuda a la coraza de acero a curar las grietas, desempeñando un papel vital en la obtención de una buena calidad facial de los desbastes. En el aspecto de la simulación numérica, se han realizado muchas investigaciones: B. G. Thomas [1,2] representó cuantitativamente el cambio del flujo de fluido, la transferencia de calor, la formación de marcas de oscilación y la calidad facial de los desbastes en diferentes periodos de un ciclo de oscilación; M. Y. ZHU [3] analizó el efecto de la oscilación en las grietas de la superficie de los desbastes. Sin embargo, la investigación sobre el modelo físico se centra principalmente en el efecto de los parámetros de colada, como la velocidad de colada y la estructura de la boquilla de entrada sumergida (SEN), sobre el campo de flujo [4-6] y el atrapamiento del molde [7-9], pero casi descuida un factor influyente: la oscilación. Como paso inicial en la comprensión cuantitativa de su efecto, deben derivarse criterios de similitud que caractericen el efecto de la oscilación para simular el comportamiento del flujo de fluidos. Este trabajo proporciona una base teórica para futuros estudios sobre la oscilación del molde en el modelado físico.

El polvo de molde afecta a varios fenómenos importantes, como la protección del acero fundido frente a la oxidación y la absorción de inclusiones del acero fundido. El efecto de bombeo creado por la oscilación y el arrastre del casco de acero en movimiento podrían infiltrar el polvo en el hueco entre el casco y el molde. Debido al gran gradiente de temperatura entre la pared fría del molde y el campo interior, la escoria se solidifica contra la pared del molde. De gran importancia es el efecto del borde de escoria sólida sobre el comportamiento del menisco y la formación de la marca de oscilación [1].

Este artículo, basado en el principio de similitud, proporcionó algunos criterios de similitud para representar el efecto de la oscilación del molde en el flujo de fluido y, a continuación, discutió los resultados experimentales del modelado físico establecido por el análisis teórico.