Computational fluid dynamics (CFD) analysis of medium flow and removal of inclusions in a two-strand tundish

Análisis mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) del flujo del medio y la eliminación de inclusiones en un distribuidor de dos filamentos

El artículo presenta los resultados de la simulación CFD del método de flujo y mezcla del medio, así como el movimiento y la eliminación de partículas sólidas en el modelo de artesa de dos hilos como resultado de la disposición interna instalada. Para las pruebas se modelaron dos variantes que incluían un inhibidor de turbulencias y una almohadilla de impacto con una zona de corte de bolas. Las simulaciones CFD son una continuación de las pruebas anteriores con el uso del modelo físico de agua del dispositivo de fundición de acero continua (CSC).

INTRODUCCIÓN

La limpieza metalúrgica de los productos siderúrgicos es uno de los criterios básicos para evaluar su calidad. El flujo y el método de mezcla del acero líquido en la artesa de colada tienen un impacto significativo en la eficacia de la eliminación de impurezas.

El artesa de colada es el último lugar de la colada continua en el que se puede reducir o modificar la cantidad de inclusiones no metálicas (INM) del acero y homogeneizarlo [1, 2]. El flujo de acero en la artesa de colada se optimiza mediante su sistema interno, en el que se pueden instalar reguladores de flujo como inhibidores de turbulencia (IT), almohadillas de impacto (IP), deflectores, presas y vertederos u otro elemento de agitación de argón colocado en el fondo de la artesa. Los más utilizados son el inhibidor de turbulencia o la almohadilla de impacto, por lo que esta investigación en particular se centró en la optimización del flujo de acero en el distribuidor de dos filamentos utilizando estos elementos de disposición [3].

El inhibidor de turbulencias o la almohadilla de impacto evitan las salpicaduras de acero tras el contacto directo del acero con el fondo de la cuchara. Reducen significativamente el flujo turbulento de acero y eliminan la erosión del revestimiento del fondo de la artesa. Dirigen el flujo de acero hacia la parte superior de la superficie, creando una zona en la que el acero fluye en flujo tapón y es favorable para la flotación de los NMI [4].

Debido a la importancia de este problema, en muchos centros del mundo se llevan a cabo investigaciones para obtener la estructura requerida del flujo de acero líquido a través del artesa de colada. Los ensayos con modelos son la herramienta más utilizada para resolver este problema. Los fundamentos teóricos de esta investigación son la mecánica de fluidos [5]. Basándose en la ecuación de Navier-Stokes, se crean modelos físicos y de CFD para probar soluciones específicas de la disposición del distribuidor. Durante la investigación del movimiento del acero líquido en una artesa, se observa el tamaño de las zonas de flujo características (flujo turbulento, flujo tapón y zona de flujo muerto) como resultado de los reguladores de flujo utilizados.