Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Determination of RTD Curves for Aluminium Refining Process Conducted in Batch Reactor – Physical Modelling

Saternus M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1909--1914

EN

It is really hard to determine the phenomena occurring during aluminum refining process using argon blowing through the liquid metal in industrial conditions. The solution of such problem is physical modelling. This kind of modelling gives possibility to determine the level of dispersion of the refining gas in liquid metal. Especially in steel metallurgy RTD (Residence Time Distribution) analysis and visualization process with some colour tracer, which can give extra information about time of mixing are very popularly used. Because the modelling research (especially visualization) is pictorial, the research was conducted to check if it is possible to estimate quantitatively impeller working effectiveness basing on determination of the RTD curves. The examined object was model of URO-200 batch refining reactor. The RTD curves was registered and discussed for three different impellers and four different variants of processing parameters (rotary impeller speed: 300-500 rpm, and gas flow rate: 15-20 l·min-1). Additionally, the process of mixing of the inert gas with water as a modelling agent was enabled to be observed due to introduction of colour tracer (KMnO4). Results obtained from both measuring methods were graphically presented, compared and shortly discussed.

2

Badania wpływu konstrukcji wirnika urządzenia do rafinacji okresowej aluminium na hydrodynamikę procesu

Saternus M., Szudy R., Róg M., Pieprzyca J., Merder T.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2017

|

R. 62, nr 4

9--15

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem modelu fizycznego reaktora do rafinacji okresowej aluminium metodą barbotażu. Skupiono się głównie na konstrukcji wirnika doprowadzającego gaz rafinujący do ciekłego metalu. Zaprojektowano dwa różne rodzaje wirników, które następnie zostały wydrukowane przy użyciu drukarki 3D. Konstrukcja wirnika oraz dobór odpowiednich parametrów procesowych, mają duży wpływ na pożądany, równomierny poziom dyspersji pęcherzyków gazowych w metalu. Badania przeprowadzono dla natężenia przepływu gazu od 10 do 30 dm3/min oraz prędkości obrotowej rotora od 240 do 400 obr./min. Na podstawie wyników testów wyznaczono krzywe RTD, umożliwiające określenie minimalnego czasu mieszania znacznika w cieczy modelowej dla obu testowanych wirników. Przeprowadzono również badania wizualizacji stopnia dyspersji pęcherzyków gazowych w objętości reaktora.

EN

Results of research conducted with the use of physical model of reactor applied for batch aluminium refining process by barbotage method were presented and discussed. The main focus was put on the construction of rotary impeller, which introduces the refining gas into the liquid metal. Two different rotary impellers were designed, which consequently were printed using 3D printer. The impeller construction and the choice of appropriate processing parameters influence greatly on the desirable uniform level of gas dispersion in the metal. The research was carried out for the flow rate of refining gas from 10 to 30 dm3/min and the rotary impeller speed from 240 to 400 rpm. Basing on the tests results the RTD curves were deter¬mined, which give the possibility to estimate the minimal time of mixing the tracer in the modelling liquid for both types of impellers. Additionally the research of visualization of the gas bubbles dispersion in the reactor volume was also conducted.

3

Wpływ wyboru punktu wprowadzania znacznika do modelu fizycznego kadzi stalowniczej na otrzymywane wyniki badań

Marcinek K., Pieprzyca J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 2

51--55

PL

Badania z wykorzystaniem modeli fizycznych reaktorów metalurgicznych stanowią jedną z metod rozwiązywania problemów technologicznych występujących w trakcie wytapiania i odlewania stali. Najczęściej dotyczą one zjawisk hydrodynamicznych występujących w ciekłej stali, żużlu lub na granicy podziału faz stal-żużel. W eksperymentach, celem identyfikacji badanych zjawisk, stosowane są różnego rodzaju znaczniki. Właściwy dobór znacznika, zarówno z punktu widzenia jego własności fizyko-chemicznych, jak i miejsca wprowadzenia do modelu reaktora metalurgicznego ma istotny wpływ na jakość uzyskiwanych wyników. W artykule przedstawiono rezultaty badań wpływu miejsca wprowadzania znacznika na wyniki modelowania z zastosowaniem modelu wodnego kadzi stalowniczej.

EN

Studies using metallurgical reactors’ physical models are one of the methods of solving technological problems that occur during melting and casting. Most often they involve hydrodynamic phenomena occurring in the liquid steel, slag or on the steel-slag phase boundary. In the experiments various kinds of markers are used to identify the examined phenomena. Proper selection of the marker, both from the point of view of it’s physical and chemical properties as well as point of entry into the metallurgical reactor model has a significant impact on result’s quality. The article presents the impact of markers point of entry on the results of modeling in the steel ladle water model.

4

Influence of Hydrodynamic Structure on Mixing Time of Alloy Additions with Liquid Steel in One Strand Tundish

Cwudziński A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

295--300

EN

The knowledge of the hydrodynamic pattern aids in designing new and modernizing existing tundishes. The device under examination is an one-strand tundish of a capacity of 30 Mg. Computer simulation of the liquid steel flow, tracer and alloy addition behaviour in turbulent motion conditions was done using the Ansys-Fluent® computer program. The hydrodynamic conditions of steel flow were determined based on the distribution of the characteristics of tundish liquid steel residence time distribution (RTD). The alloy addition was introduced to the liquid steel by the pulse-step method. Based on computer simulations carried out, steel flow fields and RTD and mixing curves were obtained, and the shares of stagnant volume flow and active flow and the mixing time were computed. Dispersion of the alloy addition in liquid steel during its flow through the tundish is a dynamic process which is determined by the hydrodynamic conditions occurring in the tundish working space.

5

The Influence of Impeller Geometry on the Gas Bubbles Dispersion in Uro-200 Reactor – RTD Curves

Saternus M., Merder T., Pieprzyca J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2887--2894

EN

URO-200 reactor belongs to batch reactors used in refining process of aluminium and its alloys in polish foundries. The appropriate level of hydrogen removal from liquid aluminium can be obtained when the mixing of inert gas bubbles with liquid metal is uniform. Thus, the important role is played by the following parameters: flow rate of refining gas, geometry of the impeller, rotary impeller speed. The article presents the results of research conducted on physical model of URO-200 reactor. The NaCl tracer was introduced to water (modelling liquid aluminium) and then the conductivity was measured. Basing on the obtained results the Residence Time Distribution (RTD) curves were determined. The measurements were carried out for two different rotary impellers, flow rate equaled 5, 10, 15 and 20 dm3/min and rotary impeller speed from 250 to 400 rpm every 50 rpm.

PL

Reaktor URO-200 jest reaktorem cyklicznym stosowanym powszechnie w Polsce do procesu rafinacji aluminium i jego stopów. Odpowiedni stopień usuwania wodoru z ciekłego aluminium uzyskuje się wówczas, gdy wymieszanie ciekłego metalu z pęcherzykami gazu obojętnego jest równomierne. Ważną rolę odgrywają takie parametry procesowe jak: natężenie przepływu gazu, kształt wirnika oraz prędkość obrotowa rotora. W artykule przedstawiono wyniki badań w oparciu o model fizyczny reaktora URO-200. Mierzono konduktywność roztworu wodnego (modelującego ciekłe aluminium), do którego wprowadzano znacznik NaCl. W oparciu o otrzymane wyniki wykreślono krzywe mieszania RTD (Residence Time Distribution). Pomiary prowadzono dla dwóch różnych wirników przy natężeniu przepływu gazu 5, 10, 15 i 20 dm3/min oraz przy obrotach wirnika 250, 300, 350 i 400 obr/min.

6

Method for Determining the Time Constants Characterizing the Intensity of Steel Mixing in Continuous Casting Tundish

Pieprzyca J., Merder T., Jowsa J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

245--249

EN

A common method used in identification of hydrodynamics phenomena occurring in Continuous Casting (CC) device's tundish is to determine the RTD curves of time. These curves allows to determine the way of the liquid steel flowing and mixing in the tundish. These can be identified either as the result of numerical simulation or by the experiments - as the result of researching the physical models. Special problem is to objectify it while conducting physical research. It is necessary to precisely determine the time constants which characterize researched phenomena basing on the data acquired in the measured change of the concentration of the tracer in model liquid's volume. The mathematical description of determined curves is based on the approximate differential equations formulated in the theory of fluid mechanics. Solving these equations to calculate the time constants requires a special software and it is very time-consuming. To improve the process a method was created to calculate the time constants with use of automation elements. It allows to solve problems using algebraic method, which improves interpretation of the research results of physical modeling.

PL

Powszechnie stosowaną metodą w identyfikacji zjawisk hydrodynamicznych, zachodzących w kadzi pośredniej urządzenia COS, jest wyznaczanie krzywych czasu rezydencji RTD. Krzywe te umożliwiają określenie sposobu przepływu i mieszania się ciekłej stali w kadzi pośredniej. Mogą one być wyznaczane zarówno metodami numerycznymi jak i w sposób eksperymentalny, jako wynik badań na modelach fizycznych. Szczególny problem stanowi ich obiektywizacja w przypadku badań fizykalnych. Konieczne jest wówczas precyzyjne wyznaczenie stałych czasowych charakteryzujących badane zjawiska na podstawie danych uzyskanych z pomiaru zmiany stężenia znacznika w objętości cieczy modelowej. Matematyczny opis wyznaczonych krzywych opiera się na złożonych równaniach różniczkowych, sformułowanych w teorii mechaniki płynów. Rozwiązywanie tych równań, w celu wyznaczenia wspomnianych stałych czasowych, wymaga specjalistycznego oprogramowania oraz jest czasochłonne. Aby usprawnić ten proces opracowano sposób wyznaczania stałych czasowych z wykorzystaniem metody elementów automatyki. Umożliwia ona rozwiązywanie problemu metodami algebraicznymi, co zdecydowanie usprawnia interpretację uzyskiwanych wyników badań modelowania fizycznego.

7

Modelowanie fizyczne procesów hydrodynamicznych w konwertorze tlenowym

Oleksy K., Bogdał A., Pieprzyca J., Janiszewski K., Warzecha M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 12

811--815

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych zjawisk hydrodynamicznych zachodzących w konwertorze tlenowym podczas procesu świeżenia stali. Do badań wykorzystano wodny model fizyczny konwertora tlenowego, wyposażony w dysze, umożliwiające stosowanie dmuchu kombinowanego. Dysze te umieszczone są w dnie modelu konwertora. Celem badań było określenie wpływu stosowania dmuchu kombinowanego na kinetykę procesu świeżenia.

EN

The article presents the results of model research of hydrodynamic phenomena that occurs in basic oxygen furnace during the process of steel refining. The device used for testing was water physical model of basic oxygen furnace, equipped with nozzles, which allowed for combined blowing. These nozzles were located in the bottom of BOF model. The purpose of the research was to determine the impact of the application of combined blowing on the kinetics of the refining process.

8

Numerical simulation of liquid flow and mixing steel in multi-strands tundish

Merder T.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

561--566

EN

Purpose: The aim of this study was estimation of working multi- strands tundish used in the domestic steel industry for the casting of medium size-products. Design/methodology/approach: Thus, actions were taken to determine the specific characteristics of the work object. There is practically no possibility to study metal movement on a real object, therefore the solution of this problem was to use modelling techniques. The numerical analysis based on mathematical model was chosen. The calculations were carried out in AnsysFluent. Findings: of research concerns for casting spatial velocity fields of temperature and intensity of steel turbulence. They were complemented by F and E types residence time distribution curves. Basing on these curves percentage participation of flows were calculated and kinetics of steel mixing in tundish was determined. Research limitations/implications: applying of commercial computational codes for analysis of work and units designing is rather a cheap tool. The optimal solution is to join numerical and physical modeling. Practical implications: presented results of research can be used for improving the hydrodynamic conditions occurring in industrial tundish. Originality/value: of this research is working out the characteristics of tundish working. The obtained results can improve considerably the effectiveness of CC process.

9

Application of a population balance model for prediction of behaviour of non - metallic inclusions in the liquid steel

Cwudziński A., Jowsa J.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 3

469-429

EN

The article presents the results of computer simulations of steel flow in a one-strand tundish with low dam. The authors employed the CFD (Computational Fluid Dynamics) numerical modeling technique to demonstrate the effect of different variants of boundary and initial conditions on the numerical result of steel flow and behaviour of non-metallic inclusions (NMI). The computer simulations were performed for non-isothermal, steady and non-steady conditions. To predict of behaviour non-metallic inclusions in the liquid steel "mixture" model and "population balance" model were used. As a result of computations, NMI size distribution curve, RTD curves and the percentage shares of particular flow zones (stagnant flow, plug flow, and ideal mixing flow) were obtained.

PL

Artykuł przedstawia wyniki symulacji komputerowej przepływu stali w jednootworowej kadzi pośredniej wyposażonej w niską przegrodę. Autorzy wykorzystali technikę modelowania numerycznego CFD (Computational Fluid Dynamics) dla pokazania wpływu różnych wariantów warunków brzegowych i początkowych na wynik symulacji numerycznej przepływu stali i zachowania się wtrąceń niemetalicznych (WN). Symulacje były wykonane dla warunków nieizotermicznych, stacjonarnych i niestacjonarnych. Do przewidywania zachowania się wtrąceń niemetalicznych w ciekłej stali zastosowano model "mixture" i model "bilansu populacji". W efekcie obliczeń otrzymano krzywe rozkładu wielkości WN, krzywe RTD oraz udziały procentowe poszczególnych stref przepływu (przepływ stagnacyjny, tłokowy i idealnego mieszania).

10

Numerical modeling of influence of gaseous bubble shape factor on steel flow in the tundish with system of argon injection

Cwudziński A., Jowsa J.

Computer Methods in Materials Science

|

2008

|

Vol. 8, No. 1

16-24

EN

The article presents the results of computer simulations of steel flow in a six-strand tundish with subflux controller of turbulence and system of argon injection. The authors employed the CFD (Computational Fluid Dynamics) numerical modeling technique to demonstrate the effect of different variants of gaseous bubble shape (spherical and nonspherical bubbles) on the steel flow in the zone of argon injection and shape of RTD (Residence Time Distribution) curves. The computer simulations were performed for isothermal conditions. As a result of computations, fields of steel flow, fields of turbulence intensity, RTD curves and the percentage shares of particular flow zones (stagnant flow, plug flow, and ideal mixing flow) were obtained.

PL

Artykuł przedstawia wyniki symulacji komputerowej przepływu stali w sześciootworowej kadzi pośredniej wyposażonej w podstrumieniowy regulator turbulencji i system iniekcji argonu. Autorzy wykorzystali technikę modelowania numerycznego CFD (Computational Fluid Dynamics) dla pokazania wpływu różnych wariantów kształtu pęcherza gazowego (pęcherze kuliste i nie kuliste) na ruch stali w strefie wdmuchiwania gazu i kształt krzywych RTD (Residence Time Distribution). Symulacje były wykonane dla warunków izotermicznych. W efekcie obliczeń otrzymano pola przepływu stali, pola intensywności turbulencji, krzywe RTD oraz udziały procentowe poszczególnych stref przepływu (przepływ stagnacyjny, tłokowy i idealnego mieszania).

11

Numerical analysis of steel flow in the six-stand tundish with subflux controller of turbulence

Cwudziński A., Jowsa J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

749-760

EN

The article presents the results of computer simulations of steel flow in a six-strand tundish. The tundish was equipped with a subflux controller of turbulence. The authors employed the CFD (Computational Fluid Dynamics) numerical modelling i technique to demonstrate the effect of different variants of the subsflux controller of turbulence on the shape of RTD (Residence Time Distribution) curves. The computer simulations were performed for both isothermal and non-isothermal conditions. Four types of regulators were tested within this work. As a result of computations, RTD curves and the contribution of particular flow zones (stagnant flow, pług flow, and ideał mixing flow) were obtained.

PL

Artykuł przedstawia wyniki symulacji komputerowej przepływu stali w sześciootworowej kadzi pośredniej. Kadź pośrednia została wyposażona w podstrumieniowy regulator turbulencji. Autorzy wykorzystali technikę modelowania numerycznego CFD (Computational Fluid Dynamics) do pokazania wpływu różnych wariantów podstrumieiowego regulatora turbulencji na kształt krzywych RTD (Residence Time Distribution). Symulacje były wykonane dla warunków izotermicznych i nieizotermicznych. W pracy testowano cztery rodzaje regulatorów. W efekcie obliczeń otrzymano krzywe RTD i udziały procentowe poszczególnych stref przepływu (przepływ stagnacyjny, tłokowy i dealnego mieszania).

12

Wpływ modyfikacji geometrii wewnętrznej podstrumieniowego regulatora turbulencji na przepływ stali w sześciootworowej kadzi pośredniej – symulacja numeryczna

Cwudziński A., Jowsa J.

Computer Methods in Materials Science

|

2006

|

Vol. 6, No. 2

123-128

PL

Opracowany model matematyczny przepływu stali w kadzi pośredniej oraz zawarte w programie Fluent algorytmy numeryczne pozwalają na ocenę hydrodynamiczną badanego obiektu. Wykorzystując dostępny algorytm zobrazowano proces przepływu stali przez kadź pośrednią oraz oceniono wpływ zastosowanych urządzeń sterujących przepływem. Otrzymano w rezultacie obliczeń numerycznych rozkłady pól wektorów prędkości stali w wnętrzu kadzi, a także opracowano krzywe RTD i wyliczono udziały poszczególnych przepływów. Reasumując, wyniki analizy hydrodynamicznej wskazują na nieznaczny wpływ dokonanych modyfikacji PRT na charakter przepływu stali w kadzi. Dlatego, aby uzyskać istotne zmniejszenie przepływu stagnacyjnego w kadzi pośredniej należy dokonać innego rodzaju modyfikacji regulatora np. poprzez zmianę jego wielkości. Wykazano, że zastosowanie programu typu CFD jest przydatne przy projektowaniu i optymalizacji konstrukcji urządzeń przemysłowych. Istniejące i dostępne na rynku programy komputerowe mogą stanowić cenną pomoc dla prowadzonych badań nad wyjaśnieniem złożonych mechanizmów fizycznych w obiektach hutniczych oraz przy wdrażaniu nowych rozwiązań do przemysłu.

EN

The paper presents results of computer simulation of steel flow in the six-strand tundish. The tundish was equipped with a under flux controller of turbulence. Authors used technique of CFD (Computational Fluid Dynamics) for showing influence different variants of controllers on field of steel flow and curves of RTD (Residence Time Distribution). The research was performed for three variants of modification internal geometry of under flux controller of turbulence.