Study on inclusion removal in two-strand tundish with gas curtain considering bubble-inclusion attachment

ABSTRACT

Application of a gas curtain is one of the main means to improve the cleanliness of liquid steel in tundish. In particular, the bubble-inclusion attachment is one of the important ways to remove inclusions, which cannot be ignored. The bubble size and gas flow are the main parameters of the gas curtain. In this paper, the Euler–Lagrange–Lagrange approach is used to study the three-phase interaction behaviour of liquid steel, bubble, and inclusion. The effects of inclusion size, bubble diameter, and gas flow on inclusion removal rate were studied with normal continuous casting conditions. The calculation results show that the cleanliness of molten steel can be improved by replacing the dam with a gas curtain. In the range of gas flow rate from 1.35 to 2.15 Nm³ h⁻¹, the removal rate of bubble-inclusion attachment and total inclusion removal rate increase with the increase of gas flow. In the range of diameter from 4.5 mm to 6.0 mm with the same gas flow, the total removal rate and bubble-inclusion attachment removal rate increase with the bubble size decrease. The results provide a reference for improving the cleanliness of molten steel by properly increasing the gas flow and reducing the bubble size in industrial operations.

L’application d’un rideau de gaz est l’un des principaux moyens d’améliorer la propreté de l’acier liquide dans un panier de coulée. En particulier, l’adhésion bulles-inclusions est l’une des manières importantes pour éliminer les inclusions, qui ne peuvent être ignorées. Les principaux paramètres du rideau de gaz comprennent la taille des bulles et le débit de gaz. Dans cet article, on utilise l’approche Euler–Lagrange–Lagrange pour étudier le comportement d’interaction triphasé de l’acier liquide, des bulles et des inclusions. On a étudié les effets de la taille des inclusions, du diamètre des bulles et du débit de gaz sur le taux d’élimination des inclusions dans des conditions normales de coulée continue. Les résultats des calculs montrent que l’on peut améliorer la propreté de l’acier fondu en remplaçant le barrage par un rideau de gaz. Dans la plage de débit de gaz de 1.35 à 2.15 Nm³ h⁻¹, le taux d’élimination de l’adhésion bulles-inclusions et le taux d’élimination total des inclusions augmentent avec l’augmentation du débit de gaz. Dans la plage de diamètres de 4.5 mm à 6.0 mm avec le même débit de gaz, le taux d’élimination total et le taux d’élimination de l’adhésion bulles-inclusions augmentent avec la diminution de la taille des bulles. Les résultats fournissent une référence pour améliorer la propreté de l’acier fondu en augmentant correctement le débit de gaz et en réduisant la taille des bulles dans les opérations industrielles.

KEYWORDS:

• Gas curtain
• inclusion removal
• bubble attachment
• tundish
• numerical simulation

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China [grant number 52274327].