In the present study inert gas shrouding practices were simulated using a full scale, four strand, water model of a 12 tonne delta shaped tundish. Compressed air was aspirated into the ladle shroud, so as to model volumetric flow rates ranging between 2% and 10% of steel entry flows. Bubble trajectories, slag layer movements, and flow fields, were visualized. Flow fields were visualised using Particle Image Velocimetry (PIV). A numerical model was also developed using Discrete Phase Modelling (DPM), along with the standard K-£ turbulence model with two way turbulence coupling. Predicted flow fields and bubble trajectories were in good agreement with the water model experiments. From both the physical and mathematical modelling results it was evident that reversed flows were generated within the tundish in the vicinity of the ladle shroudwhich swept away the protective layer of slag and thereby created an exposed 'eye' of steel. The area of this exposed 'eye' increased with increasing amount of shroud gas / Dans la présente étude, la technologie d'injection de gaz inerte fut simulée à l'aide d'un modèle pleine grandeur de panier répartiteur d'une capacité de 12 tonnes, en forme delta et possédant quatre drains de coulée. De l'air comprimé fut aspiré dans le jet de coulée du creuset de façon à modéliser des débits volumiques de gaz variant entre 2% et 6% du volume d'acier entrant. Les trajectoires des bulles, les mouvements du laitier, et les champs vectoriels des écoulements furent observés. Les champs d'écoulement furent rendu visibles à l'aide d'un « Particle Image Velocimeter (PlV). Un modèle numérique fut aussi développé en utilisant la modélisation biphasée (Discrète Phase Modelling, DPM) et le modèle standard K-E de turbulence avec couplage bidirectionnel (des bulles au fluide et du fluide aux bulles). Les champs d'écoulement et les trajectoires des bulles prévues concordent bien avec les expérimentations sur le modèle réelle utilisant l'eau. À partir des résultats obtenus des deux modèles, mathématique et physique, il est évident que des écoulements inverses sont formés dans le panier répartiteur autour du jet principal par le gaz injecté. Ces écoulements inverses dispersent la couche protectrice de laitier créant ainsi une zone en forme d'œil exposé à l'air. La surface de cet œil augmente avec le débit de gaz .
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95605 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Chattopadhyay, Kinnor |
| Contributors | Guthrie, R. I. L. (Supervisor), Isac, M. (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mining and Materials Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Theses scanned by McGill Library. |
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