Hydrodynamic aspects of electromagnetic continuous casting slabs: experimental and numerical modeling
Les aspects hydrodynamiques de la coulée continue électromagnétique de brames : Modélisation expérimentale et numérique
Résumé
This thesis owns two parts : experiments and numerics. An electromagnetic system able to improve both quality and withdraw velocity in slab continuous caster is presented. Experimental set-up is defined. It consists of a mercury model at 1/3 scale with the studied electromagnetic device. An original probe for continuous level measurements is described. Shapes of free surfaces and fluctuations are measured and analysed for 3 electromagnetic conditions : no magnetic field, DC field alone, both AC and DC fields. A new phenomenon is found : a law celerity travelling wave. A deep feeding of the ingot is found to suppress this disturbing phenomenon. Explanation is proposed. Numerics is based on the FLUENT code. A modelling of the effect of the DC field on the feeding flow of a slab ingot is performed. First, the code is tested on classical references. Then flows modelling the experiments are calculated for stationary flows both in 2D and 3D goemetry's. Non stationary tentative calculations are presented too.
Cette thèse comprend deux parties : l'une expérimentale, l'autre numérique. Nous présentons un système électromagnétique capable d'améliorer tant la qualité que la vitesse de tirage d'une coulée continue métallurgique de brames. L'installation expérimentale est définie. Elle consiste en un modèle physique à l'échelle1/3 fonctionnant avec du mercure. Une sonde de niveau originale est décrite. Les formes et les fluctuations des surfaces libres sont mesurées et analysées pour trois conditions : absence de champ magnétique, champ magnétique continu seul et une superposition de champs magnétiques AC et DC. Un nouveau phénomène est trouvé : une onde de surface de basse célérité. Une alimentation profonde de la tête de coulée surprime ce phénomène dont une explication est proposée. La partie numérique s'appuie sur le code Fluent. Un modèle des effets du champ magnétique DC sur l’alimentation de la lingotière est réalisé. Il est d’abord testé sur des cas issus de la littérature. Ensuite, ces modèles sont utilisés pour calculer l'écoulement stationnaire dans des géométries 2D et 3D. Des calculs instationnaires sont aussi présentés.