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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Modelamento matemático da inertização de distribuidores para lingotamento contínuo de aço
Authors: Bernardo Martins Braga
First Advisor: Roberto Parreiras Tavares
First Referee: Luiz Fernando Andrade de Castro
Second Referee: Leonardo Santos Neves
Abstract: Com o acirramento do mercado siderúrgico mundial, a redução de custos operacionais é chave para a sobrevivência das companhias siderúrgicas. A inertização (ou purga) do distribuidor antes de seu enchimento inicial ou trocas de panela é um procedimento bem estabelecido para reduzir perdas de produtividade e rendimento metálico que ocorrem nessas etapas devido ao contato entre o aço e o ar. A literatura, no entanto, carece de informações detalhadas sobre o tema. No presente trabalho, a prática de inertização de um distribuidor de 17,7t para lingotamento contínuo de aços longos foi estudada através de um modelo matemático tridimensional não-isotérmico. O modelo considera uma única fase gasosa composta de dois componentes: argônio e ar. A turbulência foi levada em conta por meio do modelo k- padrão. Os cálculos foram executados utilizando o software de CFD comercial ANSYS CFX. Diferentes configurações do sistema de inertização foram simuladas e uma nova abordagem foi empregada para discutir as previsões do modelo. Os resultados indicaram que a configuração atual é ineficiente e novas configurações foram sugeridas. Adicionalmente, foram estimados a perda térmica resultante da inertização em distribuidor com partida a quente e os pick-up de oxigênio total, nitrogênio e hidrogênio que ocorrem durante o enchimento do distribuidor oriundos da interação açoar. Foi constatado que, desde que a purga seja bem dimensionada, a perda térmica gerada pela inertização é desprezível. Também foi identificada a possibilidade de reduzir o pick-up de hidrogênio com inertização, benefício que recebe pouca atenção da literatura pertinente.
Abstract: With the increasing competitiveness of world steel market, the reduction of operational costs is key to the survival of steel producers. Inertization (or purging) of the tundish before its initial filling or ladle changes is a well-established procedure to reduce productivity and metallic yield losses that occur in these stages due to the contact between steel and air. The literature, however, lacks detailed information on the subject. In this work, the inertization practice for a 17.7 tons of long steel continuous casting tundish has been studied by means of a three-dimensional non-isothermal mathematical model. The model considers a single gaseous phase composed of argon and air. Turbulence was accounted for with the standard k- model. The calculations were carried out using the commercial CFD software ANSYS CFX. Different configurations of the inertization system were simulated and a novel approach was utilized to discuss model findings. The results indicated that the present configuration is ineffective and new ones were suggested. In addition, the heat loss arising from the inertization of a tundish with hot-start and the pickup of total oxygen, nitrogen and hydrogen that occur during tundish filling due to steel-air interaction were estimated. It was found that, since purging is well-designed, the heat loss caused by inertization is negligible. It was also identified the possibility of reducing hydrogen pick-up by means of inertization, benefit that has received little attention in the literature.
Subject: Engenharia metalúrgica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WUGVA
Issue Date: 6-Feb-2015
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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