cravo
155 pág.

cravo

Disciplina:Lingotamento Contínuo de Aços29 materiais60 seguidores
Pré-visualização30 páginas
médio das partículas.

Silva e colaboradores (2003) utilizaram modelo físico do distribuidor como ferramenta para

conhecer o padrão de fluxo no distribuidor e por conseqüência a influência de vários parâmetros

de modo a resultar no maior grau de flotação de inclusões e menor geração de “intermix”. Foram

realizadas simulações tanto no regime permanente, condição normal de lingotamento, quanto no

regime transiente, simulando os momentos de troca de panelas, pois a melhor combinação

relativa ao regime permanente não se mantêm necessariamente a mesma quando se analisa as

condições especificas de trans iência devido à troca de panelas. Os testes em regime permanente

envolveram combinações diversas das variáveis de nível de aço no distribuidor, profundidade de

imersão de válvula longa, taxa de lingotamento e presença de modificadores de fluxo. Os testes

em regime transiente simularam ainda o volume de aço no distribuidor no momento de abertura

da nova panela e a taxa de reenchimento do distribuidor. A comparação dos resultados mostraram

que para a condição de regime transiente os tempos mínimos de residênc ia são significativamente

menores que em condições de regime permanente, o que ressalta a importância de evitar o jato

aberto durante as trocas de panelas. Os experimentos em regime permanente superestimam a

projeção de intermix a ser gerado, isto devido a produção de intermix ser fortemente dependente

do volume de trabalho e/ou volume mínimo alcançado durante troca de panelas.

Furtado (1994) utilizou modelamento matemático tridimensional para conhecer os campos de

velocidade de distribuidores com diferentes configurações, barragem duplas e barragens

quádruplas, com o objetivo de avaliar o escoamento do aço no distribuidor nas duas diferentes

configurações. Através do conhecimento dos campos de ve locidade, é possível conhecer o tempo

médio de residência. Para validar o modelo matemático foram realizados testes em escala

industrial utilizando cobre como elemento traçador, e retiradas amostras de aço liquido na saída

 14

do distribuidor. Os tempos médios de residência obtidos numericamente apresentaram mesma

tendência dos tempos experimentais, configuração de barragens quádruplas apresentando maior

valor que barragens duplas. Furtado (1994) observou também que a configuração de barragens

quádruplas proporcionou uma maior mistura do distribuidor, o que se é desejado quando se

objetiva a coalescência das inclusões. Entretanto uma rápida aparição do traçador indica a

existência de um curto circuito o que não é desejado para flotação de inclusões.

Costa e colaboradores (2003) e Castro e Tavares (1999) desenvolveram modelos matemáticos

para simulação do escoamento tridimensional turbulento do aço líquido com a finalidade de

avaliar a influência da alteração do projeto do distribuidor no perfil de escoamento do aço. Costa

e colaboradores (2003) desenvolveram o modelo utilizando ferramentas do software

ANSYS/FLOTRAN e sua validação foi realizada por meio de experiências em modelo físico. Os

resultados mostraram a influência dos dispositivos controladores de fluxo no tempo de residência

médio, tempo de residência mínimo (curto circuito), fração de volume pistonado, fração de

volume morto e fração de volume com mistura perfeita.

Castro e Tavares (1999) desenvolveram o modelo utilizando o programa METFLO, onde além de

simularem as condições de escoamento turbulento, simularam também a transferência de calor no

distribuidor. Neste estudo foram avaliados o tempo de residência do metal no distribuidor e o

efeito dos dispositivos controladores de fluxo. Foram realizados testes com quatro configurações

diferentes de modificadores de fluxo e levantados os perfis de velocidade para cada configuração.

De posse dos perfis de velocidade pode-se fazer previsão das curvas de distribuição de tempo de

residência (curvas DTR). Os resultados evidenciaram a importância dos reguladores de fluxo na

maior eficiência de remoção de inclusões.

O escoamento do aço líquido no molde é determinado principalmente pela configuração da

válvula submersa, dimensões do produto e velocidade de lingotamento.

Thomas e Vanka (1999) utilizaram o programa CFX para conhecer os campos de velocidade no

interior do molde e utilizaram modelo físico em água para validar os resultados apresentados pelo

CFX. De posse do modelo foi possível verificar a influencia de alguns parâmetros de processo:

 15

quantidade de argônio injetada e velocidade de lingotamento no perfil de fluxo de aço dentro do

molde.

De acordo com Reis e colaboradores (2001) a qualidade do aço produzido no lingotamento

continuo é bastante afetada pelas características de escoamento do aço no interior do molde, para

conhecer tais características, os autores desenvolveram um modelo numérico do escoamento

turbulento, bifásico em regime permanente através do conjunto de válvula submersa e molde. Foi

utilizado o pacote de volumes finitos do programa CFX.

Os efeitos da vazão de argônio, velocidade de lingotamento e tamanho do molde foram simuladas

parametricamente para uma configuração geométrica especifica de válvula submersa. Parâmetros

como a máxima velocidade superficial, máxima profundidade de penetração de argônio e máxima

energia cinética turbulenta foram analisadas, tais variáveis podem ser diretamente relacionadas à

qualidade obtida no aço lingotado.

Conhecendo as características do escoamento no distribuidor e molde, torna-se possível atuar

para minimizar o volume de mistura de aços durante a troca de qualidades no lingotamento

contínuo.

3.5 – Mistura de Aço no Lingotamento Contínuo

Ao longo dos anos, o crescente desenvolvimento do processo de lingotamento contínuo aliado à

necessidade de maior produtividade tornou necessária a utilização de maior seqüencial de

lingotamento; Ao mesmo tempo, também foi crescente a demanda por diferentes materiais com

um menor volume de produção. Para atender as demandas requeridas, mantendo-se a

produtividade, se faz necessária a mistura de diferentes tipos de aço no mesmo distribuidor,

gerando então placas de composição química variável ao longo das mesmas, chamadas placas de

mistura. Produtores de aço precisam conhecer exatamente onde a região mista ocorre, com o

objetivo de promover um descarte mínimo e, ao mesmo tempo, conseguir atender os limites de

especificação química dos clientes. Desta forma algumas condições de lingotamento podem ser

otimizadas para minimizar o custo associado à mistura.

 16

3.5.1 – Métodos para realizar trocas de qualidade no lingotamento Continuo.

Huang e Thomas (1996) citam que existem vários meios para evitar/ minimizar a região de

mistura gerada. O primeiro meio citado, operacionalmente mais simples, é lingotar os diferentes

tipos de aço como seqüência simples, ou seja, executando apenas uma simples troca de panelas.

Este método evita as perdas de produtividade, porém gera o maior volume de mistura.

A alternativa mais extrema é o encerramento da seqüência quando o primeiro grau terminar e

produzir um novo grau em uma nova seqüência. Desta forma se evita a geração de placas de

mistura, porém, aumenta-se a perda de produtividade devido ao tempo gasto para reiniciar o

lingotamento, ao mesmo tempo que provoca a perda de rendimento devido a problemas de

qualidade relacionados ao fim e inicio de lingotamento.

Outro método é a troca de distribuidor, este minimiza a perda de produtividade, pois não requer

parar a máquina de lingotamento contínuo e evita a mistura dentro do distribuidor; A mistura

ocorre somente no interior do molde, porém ainda existe a perda de rendimento devido ao aço

remanescente no distribuidor, além do que limita-se a vida média do distribuidor.

Consequentemente o benefício depende da quantidade de mistura a ser evitada.

Para Yeh e colaboradores (1993) o método