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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Efeito de parâmetros geométricos e operacionais sobre o comportamento do pó fluxante no molde de lingotamento contínuo de placas
Authors: Carlos Eduardo Passagli Barral
First Advisor: Roberto Parreiras Tavares
First Referee: Luiz Fernando Andrade de Castro
Second Referee: Varadarajan Seshadri
Third Referee: Magda Beatriz Galand François
Abstract: O escoamento do aço líquido no processo de lingotamento contínuo tem um grande efeito sobre a qualidade do produto final e pode estabelecer limites para a produtividade a ser alcançada no processo.Uma alta velocidade de lingotamento pode aumentar a turbulência no menisco do molde e, freqüentemente, formar vórtice, resultando em inclusões de escória no seio do aço líquido. Com o objetivo de aumentar a produtividade deste processo, o controle da turbulência no menisco, através de variáveis geométricas e operacionais, deve ser realizado. Neste trabalho foram estudados os efeitos de parâmetros geométricos e operacionais no escoamento bifásico, metal líquido/pó fluxante, em um molde de um equipamento de lingotamento contínuo de placas. Para a avaliação desses efeitos, foi utilizado um modelo físico totalmente automatizado com uma estratégia de controle envolvendo cartões de entrada e saída de sinais com padrão ethernet, e um sistemasoft-PLC, com uma interface homem-máquina, via sinótico de controle. Os fluidos utilizados para simular o aço e o pó fluxante líquido foram água e óleo de silicone, respectivamente. O modelo físico, construído em acrílico cristal, em escala de 1:3 em relação a um equipamento localizado no estado de Minas Gerais, permite a visualização doescoamento em função das diferenças óticas entre as duas fases estudadas, possibilitando a filmagem e posterior tratamento das imagens. Este estudo permitiu a avaliação da quantidade de pó fluxante emulsificado, a partir da área ocupada pelo mesmo na vista frontal do molde, e do perfil de velocidades do óleo de silicone emulsificado utilizando imagens quadro a quadro. A velocidade da água no reator foiavaliada por técnicas de visualização de escoamento e modelamento matemático, objetivando a avaliação do efeito dessa variável na emulsificação do pó fluxante líquido. Foi observado que a principal causa para emulsificação é a turbulência na interface água-óleo. Os parâmetros que causam maior impacto neste sentido são a penetração da válvula submersa e o ângulo da porta de saída da válvula submersa.
Abstract: Fluid flow in continuous casting reactors, tundish and mould, has a significant effect on the product quality and can also limit the productivity that can be attained in the process. In the continuous casting mould, an increase in productivity is always associated to increases in the casting speed, in the liquid metal flowrate and consequently, in the levels of turbulence, particularly in the upper regions, near the interface between liquid steel and mould flux. These higher levels of turbulence can cause emulsification of the mold flux and lead to entrapment of non metallic particles in the liquid steel. The configuration of the submerged entry nozzle used to deliver liquid metal into the mould also plays a significant role in determining the levels of turbulence near the interface between liquid steel and mould flux. In the present work, the effects of the configurations of the submerged entry nozzle, of the properties of the mould flux and of the operational parameters of the continuous casting machine on the behaviors of the interface between liquid steel and mould flux and on the degree of emulsification of the mould flux have been studied using physical modeling. The physical model reproduced Usiminas N. 2 continuous caster, in a 1:3 scale. The model was completely transparent to enable the visualization of the interface between liquid steel and mould flux. These two fluids were simulated by water and silicone oil, respectively. In the experiments with the physical model, the images of the interface between water and oil were recorded using a video camera. These images were post processed to determine the degree of emulsification of the oil. The velocity of the water near theinterface with the oil was also estimated and compared to prediction of a mathematical models. The results indicated that emulsification is caused by the turbulence in interface between water and oil (steel and mold flux). Among the parameters that were investigated, the penetration of the nozzle in the liquid and the angle of the ports presented the most significant effects on emulsification.
Subject: Engenharia metalúrgica
Fundição continua
Metalurgia extrativa
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DPGE4
Issue Date: 11-Apr-2006
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