cravo
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Disciplina:Lingotamento Contínuo de Aços29 materiais60 seguidores
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FCENT

F7,5cm

FSUPER

FMED

Mn Superficie

Mn 7,5 cm

Mn Centro

Figura 5.21 – Comparação entre os resultados do modelo matemático e resultados experimentais -

Manganês

A Figura 5.22 apresenta os resultados comparativos da análise de silício na placa de mistura.

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0,1

0,2

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0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 35,0 37,5 40,0 42,5 45,0 47,5 50,0

Comprimento (m)

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FCENT

F7,5cm

FSUPER
FMED

Si Superficie

Si 7,5 cm

Si Centro

Figura 5.22 – Comparação entre os resultados do modelo matemático e resultados experimentais –

Silíc io

Observando-se os resultados relativos à transição dos três elementos, nota-se que o mesmo

comportamento apresentado pela aná lise de carbono se repete para os outros elementos.

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A título de comparação a Figura 5.23 apresenta resultados superpostos de transição, para os

três elementos químicos.

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0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 35,0 37,5 40,0 42,5 45,0 47,5 50,0

Comprimento (m)

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FSUPER

C Superficie

Mn Superficie

Si Superficie

Figura 5.23 – Comparação entre os resultados das análises dos três elementos da placa de mistura com

o modelo - Superfície.

Apesar de haver a defasagem(entre amostragem e previsão) identificada na análise das

Figuras 5.20, 5.21 e 5.22, nota-se na Figura 5.23 que o comportamento normalizado dos três

elementos é semelhante; isto confirma, conforme citado por Mostert e colaboradores(1998)

que a contribuição da difusão turbulenta é mais importante que a difusão molecular, por isso,

todas as espécies químicas demonstram comportamento similar.

Como citado, a explicação para a defasagem encontrada entre o modelo de mistura proposto e

as análises químicas realizadas nas placas de mistura, pode dever-se ao fato do modelo

proposto considerar como volume de mistura no molde toda a poça líquida, calculada de

acordo com o valor da constante de solidificação k da máquina. Para aproximação das curvas

propostas pelo modelo às curvas obtidas a partir das análises químicas pode ser considerado

um parâmetro adicional, a ser denominado Constante Efetiva de Solidificação. Este parâmetro

consiste apenas da adequação (aumento) do valor da constante de solidificação da máquina

empregada no modelo, de modo que apenas uma fração definida do volume de líquido no

molde tome parte do processo de mistura. Este artificialismo matemático, que tem bases

físicas, na prática reduz a profundidade na poça que seria alcançada pelo aço da segunda

 105

panela e, por conseqüência reduz o poder de diluição da poça. Para clarificação deste

raciocínio, na Figura 5.24, são apresentadas a influencia das variações do valor de k nas

curvas do modelo.

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0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 35,0 37,5 40,0 42,5 45,0 47,5 50,0

Comprimento (m)

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FCENT k=26

F7,5cm k=26

FSUPER k=26

FCENT k=40

F7,5cm k=40

FSUPER k=40

FCENT k=60

F7,5cm k=60

FSUPER k=60

Figura 5.24 – Comparação entre os resultados do modelo de acordo com a variação dos valores da

constante de solidificação k.

Conforme pode ser visto na Figura 5.24 à medida que o valor da Constante Efetiva de

Solidificação aumenta, as curvas de mistura no centro, 7,5cm da superfície e superfície

previstas pelo modelo se aproximam uma das outras. Também, devido à redução do volume

efetivo de mistura da poça líquida, as curvas se aproximam mais da região do menisco, isto é

são transladas para a esquerda.

Portanto, para o ajuste do modelo e sua utilização, se faz necessário definir um valor de

Constante Efetiva de Solidificação, ou um valor de Fração de Poça Líquida no molde que

toma parte do processo de mistura.

De forma geral, analisando os resultados comparativos para a placa de mistura, pode-se dizer

que o modelo matemático elaborado neste trabalho representa bem a mistura que ocorre no

distribuidor e no veio durante lingotamento contínuo de diferentes qualidades de aço.

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6. CONCLUSÕES

Nesse trabalho foi realizado um estudo sobre a mistura de aços, ou troca de qualidades, no

distribuidor e veio durante a operação de lingotamento contínuo da CST. Este estudo

envolveu o desenvolvimento de um modelo matemático para prever o comprimento da placa

de mistura e a realização de amostragens em placas de mistura obtidas na planta industrial da

CST, para verificação das simulações realizadas pelo modelo matemático. Os resultados

encontrados permitiram que fossem tiradas as seguintes conclusões:

· a metodologia adotada para avaliar a mistura de qualidades no distribuidor através do

modelo matemático desenvolvido é adequada;

· o peso de aço no distribuidor no momento de iniciar a troca de qualidade tem importância

significativa para minimizar o comprimento da placa de mistura gerada. Esse volume de

aço deve ser o menor possível, sem, contudo correr risco de formação de vórtex e,

consequentemente, de passagem de escória do distribuidor para o molde. Esse risco é o

que limita o volume mínimo de aço no distribuidor para realização da troca de qualidades

no lingotamento contínuo. Esse fato trará como conseqüência uma diminuição nas perdas

ao final de uma seqüência de lingotamento;

· a taxa de extração da placa em lingotamento apresenta uma influência expressiva no

comprimento da placa de mistura gerada. Na medida em que se diminuiu a taxa de

extração de aço do distribuidor, diminui-se o comprimento da placa de mistura. Porém, na

planta industrial, a velocidade de lingotamento é ditada pelas condições de processo.

· a prática de holding durante a troca de qualidades e a taxa de reenchimento do distribuidor

não apresentaram influência significativa no comprimento da placa de mistura.

· a influência do gradiente de temperatura entre as corridas da mistura, no comprimento da

placa de mistura, somente é melhor perceptível para valores elevados.

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· o comportamento similar apresentados pelos análise dos elementos químicos, confirma

que a contribuição da difusão turbulenta é mais importante que a difusão molecular,

portanto é possível descrever o processo de mistura a partir da concentração normalizada.

Todas as conclusões anteriores foram obtidas assumindo que todo o líquido no molde toma

parte no processo de mistura. A dispersão do jato de aço, a curvatura do veio, o crescimento

dendrítico, podem ser impeditivos desta participação. Como a poça líquida age como diluidor,

portanto efetivamente atrasando a transição os efeitos acima podem ter sido minimizados.

O modelo reproduz com maior fidedignidade os resultados experimentais após a introdução

do conceito de Constante Efetiva de Solidificação, Fração de Poça Líquida que participa do

processo de mistura.

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7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Visando dar continuidade ao aprimoramento dos métodos de avaliação do escoamento do aço

líquido no processo de lingotamento contínuo, utilizando-se das técnicas de modelamento

matemático, sugere-se o desenvolvimento dos seguintes trabalhos futuros:

· avaliar a influência do projeto YES de distribuidor (projeto em teste na máquina de

lingotamento contínuo nº2 da CST) no comprimento da mistura, através de modelamento

matemático e físico;

· desenvolver modelamento matemático de mistura de aços para o distribuidor da máquina

de lingotamento contínuo nº2 da CST;

· estudar a aplicação do modelo matemático desenvolvido na operação on- line das

máquinas de lingotamento contínuo da CST;