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http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8DJHA3| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Modelamento físico e matemático da formação de placa de Mistura no lingotamento Contínuo Efeitos de modificadores de fluxo no molde |
| Authors: | Renata Cristina Alves Elias |
| First Advisor: | Roberto Parreiras Tavares |
| First Referee: | Luiz Fernando Andrade de Castro |
| Second Referee: | Marcelo Borges Mansur |
| Abstract: | O processo de lingotamento contínuo é a tecnologia para solidificação do aço mais utilizada pelas indústrias siderúrgicas atualmente. Visando atender às diferentes demandas do mercado, algumas empresas siderúrgicas de grande porte fabricam diversas qualidades de peças de aço. Para conseguir aliar alta produtividade a custos baixos no lingotamento contínuo, é preciso trabalhar com seqüenciais longos. Nestes casos, ocorre o lingotamento de diferentes qualidades de aço em uma mesma seqüência, o que produz as chamadas placas de mistura, formadas durante a transição de qualidades. Estas placas de mistura, por possuírem uma composição química variável, não podemser comercializadas como um produto homogêneo, sendo desclassificadas quanto à qualidade para os clientes finais.Modelagens físicas e matemáticas vêm sendo aplicadas para minimização do comprimento da placa de mistura dos diferentes tipos de aço durante a transição de qualidades. Porém, na literatura técnica, constatou-se que vários modelamentos foram realizados visando a avaliação de modificações somente no distribuidor, não considerando a mistura que ocorre no molde. Quando se reproduz o procedimentoadotado nas indústrias durante a transição de qualidades, a mistura no molde passa a ter um papel significativo. Assim, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver os modelamentos físico e matemático da produção de placa de mistura durante o processo de lingotamentoseqüencial de diferentes qualidades de aço visando avaliar os efeitos do uso de modificadores de fluxo no molde sobre o comprimento da placa de mistura. O modelamento físico foi realizado em modelos físicos do distribuidor e do molde, construídos em acrílico cristal, em escala 1:3 em relação ao sistema de lingotamento contínuo instalado na Aciaria 2 da Usiminas. Para o modelamento matemático foi utilizado o software comercial ANSYS-CFX11, que é baseado na técnica dos volumes finitos. Foi utilizado um modelo de turbulência e a simulação foi realizada considerando o escoamento nos estados estacionário e transiente.A validação do modelo matemático foi efetuada através da comparação das previsões do modelo matemático com os resultados obtidos durante o modelamento físico, expressos em termos das curvas de transição (curvas F). Diferentes tipos de modificadores foram testados.Os resultados obtidos durante o modelamento matemático mostram que todos os modificadores de fluxo testados reduzem o comprimento da placa de mistura, sendo que o melhor resultado apresentou uma redução de 40% do comprimento da placa de mistura obtida, sem efeitos negativos nos níveis de turbulência na superfície livre. Como houve uma boa concordância entre as previsões do modelo matemático e do modelo físico, conclui-se que o modelo matemático utilizado no estudo pode ser empregado como uma ferramenta para simulação da formação da placa de mistura. |
| Abstract: | An intermixed slab is formed when different grades of steel are cast in sequence and represents a loss for the steelmaking companies. Use of flow modifiers and reduction of the steel level in the tundish during grade transition to decrease the intermixing length have a limited effect. Beyond a certain point, the length of the intermixed slab is mainly determined by the mixing that occurs inside the mold. To further reduce the intermixinglength, it is necessary to change the flow pattern inside the mold.Previous studies, using physical and mathematical models, have identified the main factors that affect the length of the intermixed slab. These studies present two significant limitations, - only the mixing that occurs in the tundish is considered; - the procedure adopted in the industry, during grade transition, was not considered. In the present paper, the use of flow modifiers in the mold was proposed andinvestigated using mathematical modeling of the fluid flow inside the mold. The model was developed using a commercial software, ANSYS-CFX11. Different configurations of flow modifiers were investigated. To validate the model predictions, grade transitionexperiments were conducted using fully integrated and automated physical models of a tundish and a mold (strand) of a two-strand continuous slab caster. It was determined that the flow modifiers tested in the present work could lead to significant reductions in the length of the intermixed slab. Flow modifier type B (consisting of two boards with special shape) lead to reductions of up to 40% in the intermixing length. |
| Subject: | Engenharia metalúrgica Metalurgia extrativa |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8DJHA3 |
| Issue Date: | 22-Feb-2010 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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