Estudos sobre transiência e oscilação superficial em molde de Beam Blank e seus efeitos sobre a qualidade do aço.
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Date
2020
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Abstract
Neste trabalho foi caracterizado o fluxo em molde de beam blank alimentado por apenas uma
válvula submersa com portas laterais. Técnicas de modelamento físico, bem como
simulações matemáticas foram aplicadas no estudo. Dois modelos diferentes de válvula
submersa (SEN) foram propostos. O primeiro resultou num fluxo de fluido assimétrico, uma
vez que a SEN foi posicionada no centro de um dos flanges. Neste caso, o fluxo se
caracterizou por uma alta velocidade do jato no ponto de impacto. Tal velocidade
compromete a taxa de desenvolvimento da casca solidificada. A velocidade de lingotamento
e o ângulo de inclinação das portas influenciaram a oscilação superficial e o comportamento
interfacial bem como na taxa de remoção de inclusões. A profundidade de imersão deste
modelo é relativamente alta, variando de 200 mm a 250 mm. O segundo modelo de válvula
submersa possui o formato oval, permitindo que a mesma fosse posicionada no centro da
alma. Desta forma obteve-se um fluxo de fluido simétrico. Porém, a estabilidade do fluxo
depende consideravelmente do ângulo de inclinação das portas laterais. O comportamento
interfacial também foi dependente da configuração das portas. O formato das portas laterais
retangulares no segundo modelo de SEN, resultaram numa distribuição mais uniforme do
jato na saída. Este modelo de SEN permitiu que a operação fosse realizada com uma
profundidade de imersão consideravelmente inferior (60 mm) à do primeiro modelo,
resultando ainda em uma superfície mais estável e em menor entranhamento da fase
sobrenadante. Além disto, a carga térmica nas paredes da pele solidificada foi menos intensa
quando se utilizou o segundo modelo de SEN. Para ambos os modelos de SEN a oscilação
superficial é superior à obtida no modelo tradicional que é alimentado com válvula do tipo
tubular. Os testes que avaliaram a taxa de remoção de inclusões mostraram também que estas
novas válvulas são mais eficientes na limpidez do aço. Em relação às propriedades físicas
dos fluidos usados na simulação do comportamento interfacial metal/escória, verificou-se
que a diminuição da viscosidade e o aumento da velocidade de lingotamento também
resultam em queda na estabilidade interfacial. A diferença de densidade entre os fluidos
também apresenta grande influência sobre o comportamento interfacial.
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Metalurgia física - Beam Blank, Aço - metalurgia - controle de qualidade, Medidores de fluxo, Válvulas, Moldagem - fundição
Citation
GABRIEL, Weslei Viana. Estudos sobre transiência e oscilação superficial em molde de Beam Blank e seus efeitos sobre a qualidade do aço. 2020. 154 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.