The performance characteristics of a tundish, such as the flotation of inclusions and of slag entrainment, are largely influenced by the fluid flow phenomena. Physical and mathematical modeling in water is widely used to understand fluid flows in a tundish, and as a tool to improve, control and design procedures for high quality steel processing operations. These approaches were used to study the performance of fluid flow for a new design of ladle shroud. The new "Dissipative Ladle Shroud" (DLS) was studied, using a one third scale, delta shaped, four-strand tundish. The results were compared with those achieved with the standard ladle shroud. The standard k-ε turbulence model, together with the continuity and momentum equations, were employed in order to analyze, and visualize, the velocity fields generated within the tundish operating at steady state. Different cases have been analyzed, including a conventional ladle shroud (LS) with a bare tundish, and a tundish furnished with an impact pad. Similarly, the new design of the shroud (DLS) was studied under equivalent conditions. The physical experiments included the use of Particle Image Velocimetry (PIV) and conductivity tracer techniques. The PIV measured the instantaneous velocities at the outlet of the DLS and the LS at different flow rates, showing the detailed jetting characteristics of water leaving the two types of ladle shroud. Residence Time Distribution (RTD) curves were also obtained for the different flow arrangements previously mentioned, and the dispersion of a colored dye tracer was observed at different intervals of time during tundish operation, and analyzed using the video visualization technique. / Les caractéristiques de performance d'un répartiteur telles la flottaison des inclusions et de la scorie sont largement influencées par les phénomènes d'écoulement des fluides. Les modèles physiques et mathématiques sont communément utilisés pour comprendre la dynamique des fluides dans un répartiteur et pour améliorer, contrôler et concevoir les procédés de traitement d'acier de haute qualité. Cette approche a été utilisée pour étudier la performance de la dynamique des fluides avec un nouveau design de poche de couleé. La nouvelle "Dissipative Ladle Shroud" (DLS) a été étudiée en utilisant une échelle d'un tiers de répartiteur, en forme delta et possédant quatre drains de couleé. Les résultats ont été comparés avec ceux obtenues avec le poche de couleé normal. Le modèle de turbulence k-ε, avec les équations de conservation des masses et de quantité de mouvement, a été utilisé pour analyser et visualiser les champs de vitesse générés par l'opération du répartiteur en conditions stables. Différents cas ont été analysés, incluant un "conventional ladle shroud" (CLS) avec un répartiteur vide, et un répartiteur muni d'un bloc d'impact. De même, le nouveau design de poche de couleé (DLS) a été étudié sous des conditions équivalentes. Les expériences physiques incluent l'utilisation du "Particle Image Velocimetry" (PIV) et de techniques de traceur de conductivité. Le PIV mesure la vitesse instantanée à l'issue du DLS et du CLS à différents taux de flux, en montrant les caractéristiques détaillées du jet d'eau quittant les deux types de poche de couleé. Des courbes de Distribution des Temps de Résidence (RTD) ont également été obtenues pour les différents arrangements de flux précédemment mentionnés, et la dispersion d'un traceur de teinture colorée a été observée et analysé à différent intervalles de temps pendant l'opération du répartiteur en utilisant une vidéo de visualisation technique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103761 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Morales Higa, Ken |
| Contributors | Mihaiela Isac (Internal/Cosupervisor2), Roderick I L Guthrie (Internal/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) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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