Estudo do comportamento termomecânico das placas de cobre em um molde de lingotamento contínuo de placas
| dc.creator | Wenderson Tcharles Resende | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-07T15:21:35Z | |
| dc.date.issued | 2024-04-12 | |
| dc.description.abstract | One of the main quality challenges in continuous casting is associated with the proper heat transfer from the steel to the mold. This thermal exchange is influenced by various factors, such as the hot face temperature of copper plates and the contact between mold and strand. Given the difficulties in directly measuring the mold, primarily due to the inaccessibility of the areas of interest, numerical simulation has become a crucial tool to comprehend the various phenomena involved. Thus, this study aims to analyze temperature and elastic deformation in a continuous casting mold during operation through the development of a mathematical model. Using the ANSYS® 19.1 software package, a three-dimensional mathematical model to simulate the thermal and mechanical behavior of the mold was developed. Cooling water was also modeled, enabling the creation of a coupled model for heat transfer between the mold and the water. Simulations were based on boundary conditions derived from data collected during mold operation and were validated through comparisons with experimental data and information available in the literature. The highest temperature values occurred slightly below the meniscus, reaching 237.3 °C on the wide face, where there is a column with holes to fix the plate, and 277.6 °C on the narrow face, near the plate corner. Water temperature profiles showed no possibility of nucleate boiling in the channels under the studied conditions. Mold elastic deformations were predominantly caused by high thermal gradients in the copper plates. Deformation analyses revealed a tendency for the plates to bend towards the strand, especially in the center, with a maximum displacement of 0.31 mm on the narrow face. The lateral displacement of the narrow plate towards the wide plate, with a maximum value of 0.27 mm, caused local deformation in the latter, altering the contact at the interface between them, creating an increasing gap from the meniscus with a maximum value of 0.22 mm at the top of the mold. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/1843/1316 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | |
| dc.rights | Acesso aberto | |
| dc.subject | Engenharia metalúrgica | |
| dc.subject | Metalurgia extrativa | |
| dc.subject | Termodinâmica | |
| dc.subject | Fundição continua | |
| dc.subject | Modelos matemáticos | |
| dc.subject.other | Lingotamento contínuo | |
| dc.subject.other | Molde | |
| dc.subject.other | Transferência de calor | |
| dc.subject.other | Modelo matemático | |
| dc.title | Estudo do comportamento termomecânico das placas de cobre em um molde de lingotamento contínuo de placas | |
| dc.type | Dissertação de mestrado | |
| local.contributor.advisor1 | Leandro Rocha Lemos | |
| local.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7606825560654664 | |
| local.contributor.referee1 | Johne Jesus Mol Peixoto | |
| local.contributor.referee1 | Guilherme Liziero Ruggio da Silva | |
| local.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7716678015172239 | |
| local.description.resumo | Um dos principais desafios de qualidade no lingotamento contínuo está associado à correta transferência de calor do aço para o molde. Essa troca térmica é influenciada por diversos fatores, tais como a temperatura da face quente das placas de cobre e o contato entre o molde e o veio. Diante das dificuldades em se realizar medições diretas no molde, devido a, principalmente, impossibilidade de acesso aos locais de interesse, a simulação numérica tornou-se uma importante ferramenta para permitir a compreensão dos vários fenômenos envolvidos em seu interior. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo analisar temperatura e deformação elástica em um molde de lingotamento contínuo de placas durante operação por meio do desenvolvimento de um modelo matemático. Através do pacote de softwares ANSYS® 19.1, foi desenvolvido um modelo matemático tridimensional capaz de simular o comportamento térmico e mecânico do molde. A água de refrigeração também foi modelada, permitindo a criação de um modelo acoplado de transferência de calor entre o molde e a água. As simulações foram fundamentadas em condições de contorno derivadas de dados coletados durante a operação do molde, sendo validadas por meio de comparações com dados experimentais e informações disponíveis na literatura. Os maiores valores de temperatura aconteceram em uma região pouco abaixo do menisco, atingindo 237,3 °C na face larga, onde existe uma coluna com furos para fixação da placa, e 277,6 °C na face estreita, próximo à quina da placa. Os perfis de temperatura da água mostraram que não existiu a possibilidade de ebulição nucleada no interior dos canais para as condições estudadas. As deformações elásticas no molde foram predominantemente causadas pelos elevados gradientes térmicos nas placas de cobre. As análises das deformações, revelaram uma tendência das placas em fletir em direção ao veio, principalmente no centro, com deslocamento máximo de 0,31 mm na face estreita. O deslocamento lateral da placa estreita em direção à face da placa larga, com valor máximo de 0,27 mm, causou uma deformação local nesta última, o que alterou o contato na interface entre ambas, criando uma folga crescente a partir do menisco e com valor máximo de 0,22 mm no topo do molde. | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA | |
| local.publisher.initials | UFMG | |
| local.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas - Mestrado Profissional | |
| local.subject.cnpq | ENGENHARIAS |
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