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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-967JPU| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Simulação fluidodinâmica computacional para estudo do tratamento de dessulfuração do aço |
| Authors: | Lucas Teixeira Costa |
| First Advisor: | Roberto Parreiras Tavares |
| Abstract: | Com a crescente demanda de aços de alta qualidade a partir da década de 80, vários processos de refino secundário do aço foram desenvolvidos para diversas finalidades como: descarburação, remoção de inclusões, estreitamento de faixa de composição química, homogeneização térmica e produção de aços com baixo teor de impurezas. Os aços ultra-baixo enxofre são utilizados na fabricação de tubos para transporte de petróleo e construção de plataforma marítima, que exigem elevada resistência ao impacto e à formação de trincas lamelares pela interação do hidrogênio com inclusões de sulfeto.Sabe-se que a eficiência da dessulfuração do aço depende do ajuste dos fatores termodinâmicos e cinéticos que precisam ser tratados simultaneamente para fornecer subsídios teóricos e práticos de maneira a viabilizar a otimização dos diversos parâmetros do processo.Foi desenvolvido um modelo matemático que permitiu simular o processo de dessulfuração do aço em panela por meio da interação escória-metal e injeção de gás inerte. A partir do modelo, foram obtidas informações importantes para caracterizar o escoamento das fases escória-aço-gás, a velocidade na interface metal-escória, abertura do olho na saída do gás e a evolução do teor de enxofre ao longo do tratamento. No presente trabalho, foi acompanhada a evolução de enxofre durante o tratamento de dessulfuração de aço em três corridas experimentais de dessulfuração em forno panela que foram fundamentais para a determinação do coeficiente de transferência de massa. Tudo isso serviu de base para determinação de uma correlação adimensional aplicável a diferentes condições operacionais. O modelo foi capaz de prever a variação do teor de enxofre do aço em função do tempo de tratamento e foi validado com base em dados experimentais obtidos em uma planta industrial de dessulfuração de aço. Após validação, o modelo desenvolvido foi utilizado para simular diversos parâmetros de processo como: variação da composição química da escória, volume de escória, configuração de plugue poroso e vazão de gás. O modelo foi aplicado a uma segunda planta industrial, com configuração de plugue poroso diferente da primeira, tendo sido capaz de prever corretamente a dessulfuração do aço. Dessa forma, pode-se afirmar que o modelo desenvolvido representa corretamente a dessulfuração do aço independente de seus parâmetros operacionais. |
| Abstract: | With the growing demand for high quality steels since the 80's, several secondary refining processes of steel were developed for various purposes such as decarburization, removal of inclusions, narrowing the range of chemical composition, thermal homogenization and production of steels with low level of impurity. The ultra-low sulfur steels are used in the manufacture of pipes for transporting oil and construction of offshore platform, which requires high impact strength and resistance to lamellar crack formation by interaction with hydrogen and sulfide inclusions. It is well known that the efficiency of desulfurization of the steel depends on the setting of the kinetic and thermodynamic factors that must be set simultaneously to provide theoretical and practical ways to enable the optimization of various process parameters. A model was developed allowing to simulate the process of steel desulfurization in ladle through slag-metal interaction during the injection of inert gas. This model gave important information to characterize the fluid flow condition studied, to define the velocity profiles, the steel stream velocity in the slag-metal interface, the open "eye" in the outlet of the gas and the evolution of sulfur content during the desulphurization treatment. The evolution of sulfur during treatment in steel desulphurization was accompanied in three experimental treatments that were fundamental for determining the coefficient of mass transfer. Based on this it was determinate a dimensionless correlation applicable to different operational conditions. This parameter was introduced in the mathematical model. The model was able to predict the sulfur content of steel as a function of the treatment time and was validated based on experimental data obtained in an industrial plant of steel desulphurization. After validation, the model was used to simulate various process parameters such as chemical composition of the slag, slag volume, gas flow rate and configuration of porous plug in the ladle. Finally, the developed model was applied to another industry which adopt a single porous plug in the ladle center. The model was able to correctly predict the steel desulfurization rate. Thus, it can be stated that the developed model correctly represents the steel desulfurization regardless the operating parameters. |
| Subject: | Engenharia metalúrgica Dessulfuração Modelos matemáticos Metais Dessulfurização |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-967JPU |
| Issue Date: | 17-Feb-2012 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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