Investigación sobre la mezcla de aleaciones y la eliminación de inclusiones mediante el uso de nuevos tuyères de ranura porosa coincidentes
Autores: Li, Xianglong; Wang, Huihua; Tian, Jun; Wang, Deyong; Qu, Tianpeng; Hou, Dong; Hu, Shaoyan; Wu, Guangjun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Modelo matemático
Proceso de refinado
Toberas duales emparejadas de ranura porosa
Expansión de burbujas
Ecuación de estado de gas ideal
Relación de eliminación de inclusiones
Licencia
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Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Se desarrolló un modelo matemático para investigar el proceso de refinado mediante el uso de tuyères duales de ranura porosa coincidentes. En este modelo, se considera la expansión de burbujas a través de la ecuación de estado del gas ideal. La variación de densidad de las burbujas se calcula mediante la ecuación de conservación de la masa. La coalescencia y ruptura de burbujas se rastrean utilizando el modelo de partículas discretas (DPM). El flujo transitorio se calcula a través del modelo k- con tres fases continuas (aire-escoria-acero). Se realizaron comparaciones entre los tuyères porosos tradicionales y los nuevos tuyères de ranura porosa, centrándose principalmente en el comportamiento de mezcla y la tasa de eliminación de inclusiones. Los resultados muestran que, para los tuyères coincidentes porosos tradicionales (modo P-P), la tasa de eliminación de inclusiones es del 34.14%; en comparación, después de emplear los tuyères coincidentes de ranura porosa (modo S-P), la tasa de eliminación de inclusiones aumenta al 36.34%. El tiempo de mezcla también se acorta en un 18.74% al utilizar el modo S-P. La razón de este fenómeno es que el tuyere de ranura produce una fuerte asimetría que impulsa más líquido en la parte inferior de la cuchara. La nueva combinación de tuyères aprovecha las tuyères porosas y de ranura, y se mejora el comportamiento de mezcla y la eliminación de inclusiones. El resultado es beneficioso para el futuro refinado.
Descripción
Se desarrolló un modelo matemático para investigar el proceso de refinado mediante el uso de tuyères duales de ranura porosa coincidentes. En este modelo, se considera la expansión de burbujas a través de la ecuación de estado del gas ideal. La variación de densidad de las burbujas se calcula mediante la ecuación de conservación de la masa. La coalescencia y ruptura de burbujas se rastrean utilizando el modelo de partículas discretas (DPM). El flujo transitorio se calcula a través del modelo k- con tres fases continuas (aire-escoria-acero). Se realizaron comparaciones entre los tuyères porosos tradicionales y los nuevos tuyères de ranura porosa, centrándose principalmente en el comportamiento de mezcla y la tasa de eliminación de inclusiones. Los resultados muestran que, para los tuyères coincidentes porosos tradicionales (modo P-P), la tasa de eliminación de inclusiones es del 34.14%; en comparación, después de emplear los tuyères coincidentes de ranura porosa (modo S-P), la tasa de eliminación de inclusiones aumenta al 36.34%. El tiempo de mezcla también se acorta en un 18.74% al utilizar el modo S-P. La razón de este fenómeno es que el tuyere de ranura produce una fuerte asimetría que impulsa más líquido en la parte inferior de la cuchara. La nueva combinación de tuyères aprovecha las tuyères porosas y de ranura, y se mejora el comportamiento de mezcla y la eliminación de inclusiones. El resultado es beneficioso para el futuro refinado.