Analysis of the motion of a flat jet in a direct strip casting feeding system

• Published in: Steel Research 1998-01, Vol.69 (1), p.17-21
• Main Authors: Holmberg, N. Anders, Åkerstedt, Hans O.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Exact sciences and technology; Fluid Mechanics; Gravity die casting and continuous casting; Iron and steel making; Metals. Metallurgy; Production of metals; Strömningslära
• ISSN: 0177-4832; 1869-344X
• DOI: 10.1002/srin.199801601

The motion and shape of a vertically falling flat rectangular jet of liquid metal issuing from an inclined plane is analysed numerically and analytically. The jet is affected by surface tension and gravity. The main interest in this problem originates from the technological application of the direct strip casting process, which is a novel process to cast steel strips in a thickness range from 2 to 15 mm with a minimum or no hot‐rolling. In this process the liquid metal is fed onto a single endless horizontal belt that runs between two rollers. The bottom of the belt is cooled by water. One of the techniques to feed the liquid metal is down an inclined plane. Due to disturbances in the flow, for instance slag in the liquid metal, the jet issuing from the inclined plane may split into two or several jets. The large convergence of the individual jets causes an unfavourable non uniform distribution of the liquid metal over the belt. In the analysis of the present paper it is shown, using an expansion in the inverse Froude number, that the convergence of a single jet depends to zero order on the inverse square root of the Weber number We−1/2 = (γl(ρw02 h0))1/2. Small convergence of the jet is found for large Weber numbers, which can be accomplished with a large initial velocity w0. Bewegung und Form eines senkrecht fallenden flachen Gießstrahls, der aus einer geneigten Fläche kommt, werden numerisch und analytisch untersucht. Auf den Strahl wirken Oberflächenspannung und Schwerkraft. Das hauptsächliche Interesse an diesem Problem ergibt sich aus der Anwendung des direkten Bandgießverfahrens, einer neuen Methode zum endabmessungsnahen Gießen von Stahlbändern zwischen 2 und 15 mm Dicke und einem Minimum an Warmwalzen bzw. gänzlichem Verzicht darauf. Bei diesem Verfahren gelangt die Schmelze auf ein einzelnes, endloses waagerechtes Förderband, das zwischen zwei Rollen läuft. Die Unterseite des Förderbandes ist wassergekühlt. Eine der Metallzuführungstechniken arbeitet über eine geneigte Ebene. Störungen in der Strömung, z. B. das Eindringèn von Schlacke in die Schmelze, können dazu führen, daß der aus der geneigten Ebene kommende Strahl in zwei oder mehrere Teilstrahlen zerfällt. Deren starke Konvergenz würde eine ungünstigen und ungleichmäßige Verteilung der Schmelze über das Förderband nach sich ziehen. Die vorliegende Analyse zeigt, daß ‐mit einer Erweiterung der inversen Froude‐Zahl‐ die Konvergenz der Teilstrahlen von der Weber‐Zahl abhängt: We−1/2 = (γ/(ρw02