Effect of flow modifiers on the fluid flow characteristics in a slab caster tundish

In a slab caster tundish, controlling liquid steel flow is of paramount importance for clean steel production. A conventional tundish design consists of a pouring box, a weir and a dam. To improve the overall performance of a 40 ton slab caster tundish, three different arrangements by incorporating additional flow modifiers have been examined. A three-dimensional steady state fluid flow model has been developed using a RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) approach. Subsequently, transient scalar-transport equations were solved to obtain the C-curve of the tundish. A different approach has been followed to evaluate the inlet boundary condition to mimic the process conditions more accurately. The CFD predictions were validated with the results of the water model. Mean residence time, dead volume fraction and flow structures have been considered for evaluating tundish performance. All the proposed configurations have shown improvements in comparison to the base case. The mean residence time of the fluid was found to be the highest for the case having two pairs of weir and dam. However, the insights derived from the flow structures specifically plug flow in zone 2 and near the tundish outlet region suggest that that having a single weir and two dams is the optimal choice. Dans un panier de machine & agrave; couler des brames, contr & ocirc;ler le d & eacute;bit d'acier liquide est d'une importance pr & eacute;pond & eacute;rante pour une production d'acier propre. Une conception conventionnelle d'un panier de coul & eacute;e se compose d'un bassin de coul & eacute;e, d'un d & eacute;versoir et d'un barrage. Afin d'am & eacute;liorer les performances globales d'un panier de coul & eacute;e d'une machine & agrave; couler des brames de 40 tonnes, on a examin & eacute; trois dispositions diff & eacute;rentes incorporant des modificateurs d'& eacute;coulement suppl & eacute;mentaires. On a d & eacute;velopp & eacute; un mod & egrave;le d'& eacute;coulement de fluide tridimensionnel en r & eacute;gime permanent & agrave; l'aide d'une approche RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Ensuite, on a r & eacute;solu des & eacute;quations de transport scalaire transitoire pour obtenir la courbe C du panier de coul & eacute;e. On a suivi une approche diff & eacute;rente pour & eacute;valuer la condition aux limites d'entr & eacute;e pour imiter plus pr & eacute;cis & eacute;ment les conditions du proc & eacute;d & eacute;. On a valid & eacute; les pr & eacute;dictions de la DNF (dynamique des fluides num & eacute;rique) avec les r & eacute;sultats du mod & egrave;le d'eau. On a pris en compte le temps de s & eacute;jour moyen, la fraction de volume mort et les structures d'& eacute;coulement pour & eacute;valuer les performances du panier de coul & eacute;e. Toutes les configurations propos & eacute;es ont montr & eacute; des am & eacute;liorations par rapport au cas de base. Il s'est av & eacute;r & eacute; que le temps de s & eacute;jour moyen du fluide & eacute;tait le plus & eacute;lev & eacute; pour le cas ayant deux paires de d & eacute;versoir et de barrage. Cependant, les informations d & eacute;riv & eacute;es des structures d'& eacute;coulement, sp & eacute;cifiquement l'& eacute;coulement en bouchon dans la zone 2 et pr & egrave;s de la r & eacute;gion de sortie du panier de coul & eacute;e, sugg & egrave;rent que le choix optimal consiste en un seul d & eacute;versoir et deux barrages.