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Título : INTERACCIÓN ENTRE LA DINÁMICA DEL FLUJO DEL ACERO EN UN DISTRIBUIDOR DE 6 LÍNEAS Y LA TERMODINÁMICA DE SUPERFICIES EN EL SISTEMA METAL-ESCORIA-INCLUSIÓN
Autor : Dr. Morales Dávila, Rodolfo
M. en C. Espino Zárate, Aarón
Palabras clave : FLUJO DEL ACERO
METAL-ESCORIA-INCLUSIÓN
TERMODINÁMICA
Fecha de publicación : 27-sep-2010
Resumen : Flow in a six-strand billet tundish, using turbulence inhibitors (TIs), was characterized using inputs of a pulsed tracer and mathematical simulations. It was found that to control turbulence attaining high fluid fractions under plug flow patterns, the key parameter for designing TIs is the dissipation rate of kinetic energy. TI designs that induce steep dissipation gradients are less efficient as flow controllers than those designs that yield more prolonged dissipation gradients from the inhibitor bottom to the bulk flow. A direct relationship between the dissipation of kinetic energy and the linear acceleration of the smallest turbulent eddies in the flow was established through dimensional analysis. The inhibitor with the highest linear accelerations of eddies in the viscous sublayer at the Kolmogorov scale, for a given liquid flow rate, yields the better flow control. As well as, the separation of non-metallic inclusions from the steel to the slag phase in the tundish is very important to the production of clean steel. Has been carried out a theoretical study of the separation of solid inclusions (alumina), at the steel–slag interface with the conditions of operation of the tundish. The theoretical model is based on the equation of motion with the following forces acting on an inclusion as it tries to cross the interface between the metal and the slag; buoyant, added mass, rebound and drag force. A parametric study was carried out in order to clarify which of the parameters in the model that had the largest influence on the inclusion displacement. The results showed that the interfacial tensions (σIM, σIS, σMS) have the largest influence on the displacement. It was also concluded that the overall wettability should be positive to obtain the most favorable conditions for inclusion transfer at the steel–slag interface. Finally, a dimensional analysis the main variables that take place in a tundish was carried out and where the Numbers Froude and Reynolds were obtained; in addition, a monomial equation that provides the ratio of the penetration nozzle with the height of turbulence inhibiter as a function of the nozzle Reynolds number and the Froude numbers of the nozzle and inhibitor itself.
Descripción : El flujo en un distribuidor de seis líneas de colada, usando inhibidores de la turbulencia (IT), fue caracterizado usando en la entrada un colorante inyectado y de simulaciones matemáticas. Se encontró que controlando la turbulencia se logran altas fracciones del fluido bajo patrones de flujo pistón, el parámetro clave para diseñar IT es la disipación de energía cinética. Los diseños de IT que inducen gradientes abruptos de la disipación son menos eficientes como controladores del flujo que esos diseños que producen el gradiente de disipación es más prolongado desde la parte inferior del inhibidor hacia el seno del flujo. Una relación directa entre la disipación de la energía cinética y la aceleración lineal de los remolinos turbulentos más pequeños en el flujo fue establecido a través del análisis dimensional. El inhibidor con las aceleraciones lineales más altas de los remolinos en la subcapa viscosa en la escala de Kolmogorov, para un flujo líquido dado, produce el mejor control de flujo. Así como también, la separación de inclusiones no-metálico del acero en el distribuidor es muy importante para la producción de acero limpio. Por lo tanto, se realizó un estudio teórico de la separación de las inclusiones sólidas (alúmina), en la interface metal-escoria con las condiciones de operación del distribuidor. El modelo teórico se basa en la ecuación de movimiento con las siguientes fuerzas que actúan en una inclusión mientras que intenta cruzar la interface entre el metal y la escoria; de flotación, de adición de masa, de rebote y de arrastre. Un estudio paramétrico fue llevado a cabo para demostrar cual parámetro en el modelo tiene mayor influencia en el desplazamiento de la inclusión. Los resultados demostraron que las tensiones interfaciales (σIM, σIS, σMS) tienen la mayor influencia en el desplazamiento. También se concluye que la mojabilidad total debe ser positiva para obtener las condiciones más favorables para la transferencia de la inclusión en la interface metal-escoria. Por último, se realizó un análisis dimensional de las principales variables que intervienen en un distribuidor de colada continua y se obtuvieron los Números de Froude y Reynolds; además, una ecuación monomial que proporciona la razón de la inmersión de la buza con respecto a la altura del inhibidor de turbulencia como una función del Número de Reynolds de la buza y los Números de Froude de la buza y el inhibidor, respectivamente.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/13887
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