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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9LNMDC| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | Determinação da distribuição de água no resfriamento secundário do lingotamento contínuo da Vallourec Tubos do Brasil e de seus efeitos sobre o comportamento térmico do aço |
| Autor(es): | Charles Sostenes Assuncao |
| Primeiro Orientador: | Roberto Parreiras Tavares |
| Primeiro membro da banca : | Luiz Fernando Andrade de Castro |
| Segundo membro da banca: | Ronaldo Santos Sampaio |
| Terceiro membro da banca: | Marília Mendonça de Lima |
| Quarto membro da banca: | Lis Nunes Soares |
| Resumo: | A qualidade do aço no lingotamento contínuo está diretamente relacionada ao seu comportamento térmico ao longo dos processos de solidificação e resfriamento. O conhecimento dos perfis de fluxo de calor e de temperatura é fundamental na definição e otimização dos parâmetros operacionais e depende da caracterização das condições de resfriamento da instalação. Neste trabalho, as distribuições de água dos bicos spray com jatos dos tipos leque e cone cheio foram medidas. O aparato experimental utilizado reproduz o resfriamento secundário do lingotamento contínuo de barras cilíndricas da Vallourec Tubos do Brasil. Um índice de vazão específica de água foi definido para expressar a distribuição de água nas direções longitudinal e angular da barra. Um modelo matemático de transferência de calor e de solidificação para o lingotamento contínuo de barras cilíndricas foi desenvolvido aplicando a abordagem de distribuição não-uniforme de água. O modelo foi validado com medições de temperatura superficial do aço na instalação industrial e com o levantamento experimental dos coeficientes de transferência de calor da zona de resfriamento secundário. Os resultados das abordagens de distribuição uniforme e não-uniforme de água foram comparados e mostraram que a abordagem de distribuição não-uniforme é capaz de representar com maior acurácia os fenômenos térmicos localizados e que a distribuição de vazão específica de água desempenha um papel mais importante no comportamento térmico do aço do que a vazão total de água. Algumas modificações nos parâmetros da primeira zona do resfriamento secundário foram simuladas, a saber, variação da vazão de água nominal, alteração do terceiro anel de resfriamento, redução da distância entre a saída do molde e os anéis de resfriamento, o aumento no número de anéis de resfriamento e a aplicação de bicos com jato do tipo cone cheio. O objetivo das modificações foi reduzir as elevadas variações de temperatura na primeira zona de resfriamento secundário, que podem ser a causa de ocorrência de trincas no lingotamento contínuo e de defeitos no processo de laminação de tubos. A abordagem de distribuição não-uniforme de água aplicada ao modelo matemático de transferência de calor e de solidificação do aço se mostrou uma ferramenta útil para ampliar a compreensão sobre o comportamento térmico do aço ao longo do resfriamento secundário no lingotamento contínuo e identificar modificações nos parâmetros operacionais para melhorar a qualidade do produto lingotado. |
| Abstract: | The quality of the steel in the continuous casting machine is directly related to the thermal behavior during the solidification and cooling processes. The evaluation of the heat flux and temperature profiles is fundamental in the definition and optimization of the operational parameters and it depends on the characterization of the cooling conditions. In the present work, the water flux density of nozzles with flat jet and full cone jet was experimentally measured using an apparatus in industrial scale that reproduces the secondary cooling of the continuous casting of round billets of Vallourec Tubos do Brasil. An index of water flux density was defined to express the water distribution in both longitudinal and angular directions of the strand. A mathematical model for heat transfer and solidification for the continuous casting of round billets was developed applying the non-uniform water distribution approach. The mathematical model was validated by experimental measurements of the billet superficial temperature, performed at the industrial plant, and by the experimental estimation of the heat transfer coefficients of the secondary cooling zone. The results of both uniform and non-uniform water distribution approaches were compared. It was observed that the non-uniform water distribution approach is capable to represent more accurately the local thermal phenomena and that the water flux density distribution plays a more important role than the total water flow rate concerning the thermal behavior of the steel. Modifications in the configuration of the first zone of the secondary cooling were simulated, such as variation of the total water flow rate, usage of eight nozzles in the third cooling ring, reduction of the distance between the mold exit and the cooling rings, increase of the number of cooling rings and the usage of full cone jet nozzles instead of flat jet nozzles. The objective of these modifications was to decrease the superficial temperature variation in the first zone of the secondary cooling, which can be the main cause of cracks in the continuous casting and quality defects in the tube mill. The non-uniform water distribution approach applied on the mathematical model of heat transfer and solidification of steel is a useful tool to enhance the comprehension about the thermal behavior of the steel along the secondary cooling zone of the continuous casting and to identify operational parameters modifications that can improve the quality of the as-cast product. |
| Assunto: | Engenharia metalúrgica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9LNMDC |
| Data do documento: | 26-Mai-2014 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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