Mathematical simulation for effects of flow control devices in two-strand slab tundish

Simulación matemática de los efectos de los dispositivos de control de caudal en artesas de desbaste de dos filamentos

Los flujos de fluidos en una artesa de dos cordones para la fundición continua de planchones se realizaron con métodos de simulación matemática. Se calcularon numéricamente los campos de velocidad del flujo de acero fundido en la artesa con un inhibidor de turbulencias, una presa y un vertedero. Los resultados de la simulación mostraron que la artesa con un inhibidor de turbulencia sin agujeros abiertos tiene características de flujo similares a la artesa con presa y vertedero. Estos resultados son esenciales para optimizar los parámetros del inhibidor de turbulencias, la presa y el vertedero de la artesa de fundición continua.

INTRODUCCIÓN

El artesa que funciona como distribuidor y depósito une la cuchara y el molde en la colada continua, que desempeña un papel importante en la producción de acero limpio mediante la eliminación de inclusiones no metálicas en el acero fundido. Para mejorar la limpieza de los productos de acero [1, 2], se han propuesto muchos dispositivos de control de flujo, como cortinas de burbujas, presas, vertederos e inhibidores de turbulencia (IT), para separar las partículas de inclusión del acero líquido en el artesa. La mayoría de estos dispositivos pueden cambiar las líneas de recorrido del acero fundido para mejorar el tiempo medio de permanencia del acero fundido. Los diferentes dispositivos de control de flujo en el distribuidor afectan al flujo de acero fundido. Por lo tanto, es necesario comprender el efecto de los dispositivos de control de flujo para determinar las características óptimas del flujo. La modelización matemática se ha utilizado ampliamente para ilustrar este proceso.

La modelización matemática es un método eficaz para estudiar el flujo de acero fundido en la artesa de colada e investigar sus características. Chattopadhyay y Mazumdar presentan muchos estudios sobre la modelización física y matemática del funcionamiento de la artesa de colada en una revisión [3, 4]. La mayoría de las investigaciones [5-9] examinan el comportamiento del flujo de acero fundido en artesas de colada continua para comprender el efecto de diferentes dispositivos de control de flujo. Por lo tanto, es muy importante comprender en detalle el fenómeno del flujo de fluidos. Se han realizado numerosos estudios en artesas de colada continua mediante simulación física o matemática [10-15] para aclarar el comportamiento del flujo de acero fundido. El flujo de acero fundido en la artesa de colada se explora más a fondo a través del método de simulación numérica.

El objetivo del presente estudio es determinar la influencia de diferentes dispositivos de control de flujo de la artesa de colada. Para la simulación matemática se utilizó el software comercial de CFD FLUENT. La simulación investigó el inhibidor en el tundish con y sin la presa y el alambre para entender el papel de un solo inhibidor de la turbulencia.