Influência da geometria da válvula submersa no escoamento do aço no molde de lingotamento contínuo e suas implicações na qualidade superficial de placas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Roberto Parreiras Tavares
Leandro Rocha Lemos
Sérgio Luiz de Souza Costa
Leandro Rocha Lemos
Sérgio Luiz de Souza Costa
Resumo
Clientes das indústrias siderúrgicas buscam continuamente aços com elevado grau de
limpidez e excelente qualidade superficial. Para atender tal demanda, faz-se necessário
que o processo produtivo desenvolva controles que diminuam ou eliminem ocorrências
de defeitos superficiais. Muitos defeitos podem ser originados na etapa de lingotamento
contínuo, sendo que alguns destes defeitos podem ser diretamente atribuídos ao controle
ineficiente das condições de escoamento do aço no interior do molde, principalmente na
região do menisco.
O escoamento na região do menisco pode ser controlado por muitos parâmetros e
condições operacionais. Uma das variáveis que afeta significativamente o controle do
escoamento nesta região é a geometria da válvula submersa. Neste trabalho foram
analisados os efeitos do formato e do ângulo da porta de saída da válvula submersa
sobre o escoamento do aço no molde de lingotamento contínuo através de medições
utilizando a técnica experimental de “nail board”, que traz informações de direção e
velocidade do fluido na região do menisco, e através de modelagens matemática e
física, para obtenção do fator F que traz um indicativo de turbulência no molde.
Mediante avaliações de qualidade do produto final, foi identificado que a válvula de
saída oval e ângulo de -15° apresentou menores índices de ocorrência dos defeitos
inclusão de pó e trinca longitudinal. Medições da velocidade superficial através da
técnica experimental de “nail board” e fator F também indicaram a válvula oval como
melhor escoamento, uma vez que as velocidades superficiais e fator F para as demais
válvulas foram muito baixos, com tendência à formação de vórtices. As válvulas de
saídas circulares e ângulos de -15° e -25° apresentaram valores de velocidade
superficial na ordem de 0,17 e 0,20m/s respectivamente e fator F na ordem de 1,0N/m.
A válvula com melhor resultado de qualidade (Saída oval e ângulo de -15°)
apresentaram valores de velocidade superficial na ordem de 0,27m/s e fator F na ordem
de 3,8N/m respectivamente. Portanto, para as condições testadas, estes são valores
ideais para a melhor condição de escoamento e menor formação de defeitos no produto
final.
Abstract
Consumers of the steel industry are continuously looking for steels with a high degree
of cleanliness and excellent surface quality. To meet this demand, it is necessary that
the production process develops controls that reduce or eliminate occurrences of surface
defects. Many defects can be originated in the continuous casting stage, and some of
these defects can be directly attributed to the inefficient control of steel flow conditions
the mold, especially in the meniscus region.
The flow at the meniscus region can be controlled by many parameters and operational
conditions. One of the variables that significantly affect flow control in this region is the
submerged entry nozzle geometry. In this work, the effects of shape and angle of the
submerged entry nozzle outlet port on the steel flow in the continuous casting mold
were measured using the experimental nail board, which provides information about
direction and fluid velocity in the meniscus region, and through mathematical and
physical modeling, to obtain the factor F, that brings an indicative of turbulence in the
mold.
Through evaluations of quality of the final product, it was identified that the submerged
entry nozzle with oval outlet and angle of -15 ° presented lower indexes of occurrence
of defects like powder inclusion and longitudinal crack. Surface velocity measurements
using the experimental technique of nail board and factor F also indicated that the
submerged entry nozzle with oval outlet presented the best flow, since the superficial
velocities and factor F for the other nozzles were very low, with a tendency to vortex
formation. Submerged entry nozzles with circular outlets and angles of -15° and -25°
presented surface velocity values in the order of 0.17 and 0.20m/s respectively and
factor F in the order of 1.0N/m. The valve with the best quality result (Oval outlet and
angle of -15 °) presented surface velocity values in the order of 0.27m/s and factor F in
the order of 3.8N/m respectively. Therefore, for the conditions tested, these are ideal
values for the best flow condition and less defect formation in the final product.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Fundição contínua, Placas de ferro e aço, Modelagem matemática
Palavras-chave
Defeitos Superficiais, Nail Board, Válvula Submersa, Escoamento, Fator F