Mathematical models of the continuous casting of blooms and beam blanks : analysis of secondary cooling to cast both geometries with the same roll configuration
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Modelo matemático para o lingotamento de blocos e beam blanks : análise de uma mesma configuração de rolos de suporte no resfriamento secundário para produzir ambas as geometrias
Primeiro orientador
Membros da banca
Bernardo Martins Braga
Breno Totti Maia
Leandro Rocha Lemos
Claudia Regina Serantoni
Stephano Papadopoli Tonelli Piva
Leonardo Neves
Breno Totti Maia
Leandro Rocha Lemos
Claudia Regina Serantoni
Stephano Papadopoli Tonelli Piva
Leonardo Neves
Resumo
Mathematical models were developed for heat transfer, mechanical stresses due to thermal
gradients, and contact forces for the continuous casting process of blooms and beam blanks. The
thermal models were validated by temperature measurements with a thermal imaging camera,
traveling thermocouple tests, and measurements of the solid shell thickness in the breakout events
that occurred during production. The mechanical properties necessary for the mechanical model
were obtained by a hot tensile test with partial melting of the sample.
The motivation of this work is to evaluate the possibility of using a single configuration
of support and containment rolls and cooling spray to produce both blooms and beam blanks.
Thus, two proposals were made for a common setup (1) Cast the bloom with beam blank rolls
(2) Cast the beam blank with blooms rolls. These two proposals were simulated, and the results
were compared with the current configuration of each of the blooms and beam blanks continuous
casting. Thermal and Mechanical analysis suggests that it is possible to have a common Setup
for blooms and beam blanks in Zone 2.
However, in ”Proposition II”, the temperature profile of the flange tip starts to have
temperature gradients 50°C/m. This can affect the surface quality of the beam blank in this
region. So ”Proposition I” is preferred to support both geometries
Until the time of writing, no studies were found where two geometries were analyzed
aiming at the production with part of the common secondary cooling, nor mechanical models
for blooms and beam blanks whose region of interest is the secondary cooling zone. Mechanical
properties data for the studied steel, ASTM A572, were not found, nor were the results of tests
with walking thermocouple in ”beam blank”. So, it is concluded that this work has all those
exposed original contributions to the scientific community.
Abstract
Modelos matemáticos foram desenvolvidos para transferência de calor, tensões mecânicas devido a gradientes térmicos e forças de contato para o processo de lingotamento contínuo de blocos e beam blanks. Os modelos térmicos foram validados por medições de temperatura com uma câmera termográfica, testes com termopar em movimento e medições de eventos de rompimento de pele que ocorreram durante a produção. As propriedades mecânicas necessárias para o modelo mecânico foram obtidas por um teste de tração a quente com fusão parcial da amostra num simulador tipo GLEBLE. A motivação deste trabalho é avaliar a possibilidade de usar uma única configuração de rolos de suporte para parte da zona de resfriamento por sprays para produzir blocos e beam blanks. Portanto, duas propostas foram feitas para uma configuração comum (1) Lingotar o bloco com rolos de beam blank; (2) Lingotar o beam blank com rolos de bloco. Essas duas propostas foram simuladas, e os resultados foram comparados com a configuração atual do lingotamento de cada uma das geometrias. A analise térmica e mecânica sugere que é possível ter uma configuração comum para os blocos e beam blanks na Zona 2. No entanto, na proposta (2), o perfil de temperatura da ponta do flange começa a ter gradientes de temperatura de 50°C/m. Isso pode afetar a qualidade da superfície do beam blank nesta região. Portanto, "Proposição I" é a mais indicada para suportar as duas geometrias. Até o momento da escrita desse trabalho, não foram encontrados estudos onde duas geometrias foram analisadas visando a produção com parte do resfriamento secundário comum, nem modelos termomecânicos para blocos e beam blanks cuja região de interesse e a zona de resfriamento secundário. Dados de propriedades mecânicas para o aço estudado, ASTM A572, não foram encontrados, nem os resultados de testes com termopar em movimento no "beam blank". Portanto, conclui-se que este trabalho tem todas essas contribuições originais para a comunidade científica.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia extrativa, Calor - Transmissão, Fundição continua
Palavras-chave
Continuous casting, heat transfer, stress, distortion beam blanks, and blooms., Common setup, Heat transfer, Stress, Distortion beam blanks, Blooms