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Disciplina:Lingotamento Contínuo de Aços29 materiais61 seguidores
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o interior ainda líquido e permite a extração da placa. Logo que

deixa o molde, a placa é guiada por rolos e o resfriamento se efetua por contato direto com a água

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(ou água e ar) de uma bateria de sprays. Estas regiões são denominadas resfriamento secundário.

A espessura da pele solidificada vai aumentando ao longo do veio, que é envolvido por rolos

guias montados em segmentos.

O resfriamento por sprays deve ser realizado de tal modo que a superfície seja resfriada de forma

contínua e tenha uma temperatura mais constante possível em toda a superfície de uma seção

transversal da placa. Para facilitar o controle de extração de calor, esta região é dividida em

diversas zonas.

3.4 – Escoamento de Aço Líquido no Lingotamento Contínuo

Com o crescimento da aplicação do processo de lingotamento contínuo, estudos mais

aprofundados começaram a ser desenvolvidos visando principalmente o aumento de

produtividade e a melhoria da qualidade do produto. O modelamento matemático e físico do

processo de lingotamento contínuo vem se revelando cada vez mais uma ferramenta

indispensável, não só no sentido de melhor conhecimento quantitativo dos fenômenos

envolvidos, como também no desenvolvimento e aprimoramento de instalações industria is. Estes

estudos visam o melhor entendimento dos fenômenos associados ao escoamento e a solidificação

do aço no processo.

De um modo geral, antes da consolidação quase que total do processo de lingotamento contínuo,

somente dois parâmetros eram considerados para caracterizar a condição do aço durante o refino

e posterior lingotamento. Esses dois parâmetros eram a temperatura e composição química.

Entretanto, recentes inovações nas práticas de tratamento de panela e particularmente técnicas de

lingotamento contínuo, requerem um terceiro parâmetro que juntamente com os dois anteriores,

passaram a caracterizar completamente o aço em qualquer posição na seqüência de

processamento. Este terceiro parâmetro é o escoamento. Hoje já são bem conhecidas as

interações entre estes três parâmetros e o que eles representam em termos de qualidade e

produtividade em uma aciaria moderna. Temperatura e composição química influenciam

grandemente a físico-química do processo de fabricação de aço. A condição de escoamento

afetará as perdas de calor, a reoxidação do aço e a flutuabilidade das inclusões.

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O distribuidor, na operação do lingotamento contínuo, tinha basicamente a função de ser um

reservatório de aço e este conceito tem mudado consideravelmente. Hoje o distribuidor é visto

como um reator que afeta a flutuação e a separação das inclusões. Da mesma forma, os conceitos

da utilização de proteção de jato, válvula submersa e molde tiveram uma grande evolução. Hoje,

a utilização destes equipamentos aliados as técnicas do emprego do argônio, estão voltadas

basicamente para obtenção de aços com baixo níveis de inclusões. Atenção especial tem sido

dada às condições escoamento do aço no distribuidor, no sistema válvula submersa/ molde e no

veio devido à influencia deste no nível de limpidez obtido no produto.

O escoamento é fortemente influenciado pela geometria dos equipamentos, pela presença dos

defletores de fluxo, pela presença de gases e pelas condições operacionais de lingotamento. O

escoamento do aço liquido no distribuidor e no molde tem efeito significativo na formação da

mistura de qualidades no lingotamento contínuo. Sabendo-se como se comportam as linhas de

fluxo dos dois sistemas, pode-se prever regiões de baixa troca térmica, regiões estagnadas ou

outras de excessiva turbulência.

O primeiro reator que deve ser avaliado no processo de lingotamento contínuo é o distribuidor.

Segundo Andrade, Ribeiro e Santos (1993), as principais funções do distribuidor são além de

distribuir o aço proveniente da panela para os moldes, atuar como reservatório de aço durante

troca de panelas, serve também como um reator capaz de diversas funções de refino,

principalmente relacionados à remoção de inclusões. Dessa forma, muita importância tem sido

dada ao projeto do distribuidor, principalmente ao que se refere ao posicionamento de barragens,

de modo a originar um escoamento do aço favorável à flutuação de inclusões.

O escoamento do aço líquido no distribuidor passou a receber maior atenção devido a busca

constante de um aço cada vez mais limpo e de melhor qualidade. O distribuidor passou a possuir

uma nova função, que é a de favorecer a flotação das inclusões do aço para a escória, evitando

seu arraste para o interior do veio. A eficiência dessa remoção de inclusões depende das

condições cinéticas e termodinâmicas presentes no distribuidor. Portanto, uma análise do fluxo de

aço entre panela e molde é importante e têm sido estudadas através de modelamento matemático,

técnicas de traçadores radioativos e técnicas de modelamento físico. As modelagens física e

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matemática para avaliar as condições de escoamento no distribuidor têm sido bastante usadas

pois possibilitam determinar as linhas de fluxo de aço, e avaliar o efeito de mudanças na

configuração do distribuidor sobre a distribuição dos tempos de residência, de modo a minimizar

as regiões de fluxo estagnado. Regiões que apresentam fluxo estagnado são aquelas em que o

elemento do fluido permanece no reator por um tempo muito maior que o tempo de residência

médio. Estas regiões afetam negativamente a eficiência do distribuidor em termos de flotação de

inclusões.

A formação de regiões estagnadas no distribuidor provoca um caminho preferencial para o

escoamento do aço, contribuindo para diminuir o volume útil do distribuidor. Portanto, o projeto

de um distribuidor deve buscar maximizar o tempo de residência médio do aço, minimizar

volume morto e minimizar a turbulência na camada de escória.

Andrade, Ribeiro e Santos (1993) realizaram experimentos variando as posições e dimensões das

barragens, visando obter condições mais favoráveis para flutuação das inclusões, procurando

maximizar o tempo médio de residência e minimizar o volume estagnado. Os experimentos

demonstraram que, na entrada do distribuidor, devido à elevada energia cinética do fluido, as

forças de inércia predominam sobre as forças viscosas, ocorrendo grande misturamento e difusão

turbulenta das partículas, a região do distribuidor assim caracterizada, é denominada região de

mistura, e o volume compreendido nesta região constitui-se no volume misturado. Quando o

escoamento se torna suave, as forças viscosas predominam sobre as forças de inércia e as

partículas se movimentam paralelamente sem difusão axial e longitudinal, constituindo uma

região de escoamento chamada região de volume pistononado. Em algumas regiões do

distribuidor, o movimento das partículas é muito lento, está é a região estagnada ou volume

morto. Para facilitar a remoção de inclusões o projeto do distribuidor deve ser otimizado para

aumentar as parcelas das regiões de volume pistonado e volume de mistura e minimizar a região

de volume estagnado. Dentre os diversos experimentos apresentados pelos autores, o volume de

mistura predomina dentro do distribuidor.

Segundo Bianchi (1992), a remoção das partículas transportadas através do distribuidor pelo

escoamento do metal líquido, depende diretamente da distribuição do campo de velocidades.

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Portanto, uma descrição detalhada do comportamento hidrodinâmico do escoamento é

fundamental para um ótimo projeto de distribuidor para o processo de lingotamento contínuo. A

presença de barreiras em um distribuidor aumenta a trajetória percorrida pelas partículas não

metálicas, facilitando sua separação do metal, por outro lado, as barreiras criam regiões de fluxo

estagnado no distribuidor, reduzindo seu volume de trabalho. A presença de diques e barragens

afetam o escoamento, reduzindo a intensidade da velocidade e aumentando o tempo de residência