Control de flujo en un molde de planchón delgado con paredes rectas

Abstract

RESUMEN: Se ha propuesto controlar el flujo turbulento provocado por la alimentación de acero mediante una buza de alimentación sumergida en un molde de planchón de espesor medio y paredes rectas, se usaron dos planchones con dimensiones diferentes. Los planchones fabricados son de 90 mm de espesor y anchos de 1270 mm y 1067 mm, a velocidad de 3.30 m/min y 3.68 m/min. Estas condiciones se llevan a cabo en la empresa Nucor-Decatur ubicada en Arkansas USA, la cual para controlar el problema de turbulencia frenan electromagnéticamente (EMBr) la velocidad del acero en el puerto de descarga y así evitar el arrastre de escoria y el atrapamiento de polvo lubricante al seno del metal. En este trabajo se cambió el diseño de la buza de alimentación para solucionar el problema sin el uso de EMBr. Inicialmente se caracterizó la dinámica del fluido que se genera en el interior del molde usando la buza de alimentación que originalmente es usada en dicha empresa sin el uso de EMBr y bajo las mismas condiciones de operación, utilizando técnicas de ultrasonido de ondas de reflexión para el comportamiento de la onda estacionaria, velocimetría de imágenes de partículas (PIV) y cinética de mezclado por inyección de trazador. Se construyó un modelo de agua en escala real y se fabricó el molde con las mismas dimensiones del original. Posteriormente se realizó el nuevo diseño propuesto de la buza de alimentación. Para comprobar el desempeño del nuevo diseño la buza propuesta se fabricó con plástico transparente en escala real para caracterizar el flujo usando las mismas técnicas de experimentación física que se utilizaron en la buza original y manteniendo las condiciones de operación. Los resultados obtenidos demostraron que mediante la manipulación del diseño de la buza de alimentación es posible eliminar el uso de frenos electromagnéticos para controlar el flujo del fluido bajo condiciones muy turbulentas. ABSTRACT: A Submerge Entry Nozzle (SEN) to control turbulent flow in a medium thicknessstraight slab mold for the continuous casting of steel was proposed. The water model setup consisted of two different width slabs, 1270mm and 1067mm, and a fixed thickness of 90mm. The lowest and higher casting speeds, were 3.30m/min and 3.68m/min, respectively. The casting conditions and mold dimensions were based on the operation of a Nucor-Decatur plant located in Arkansas USA. In this plant, Electromagnetic breaking (EMBr) practices are currently used to control fluid flow in order to avoid slag entrainment into the mould. Therefore, the main objective of this work is to obtain a better flow control without using EMBr practices by changing the current SEN design. Initially, in this research, the fluid dynamics delivered by the original SEN, consisting of 2 discharging ports, into the mould cavity were studied with the aid of different experimental techniques. These are: ultrasound reflection waves, particle image velocimetry (PIV) and dye tracer injection. All these techniques were performed in a full scale water model made of acrylic. Then after, the new SEN design that is also made of acrylic was studied by using the same previously mentioned techniques and conditions. Finally, all results proved that the new SEN design can control the fluid flow through the slab mold without using EMBr practices.