Avaliação do efeito da substituição do inibidor de turbulência por barragens e do posicionamento da válvula longa de um distribuidor sobre a remoção de inclusões.
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Date
2023
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Abstract
A limpidez do aço é um parâmetro de grande importância para garantir qualidade final do
produto e manter a competitividade das empresas perante o mercado. Por outro lado, o
distribuidor representa uma das últimas oportunidades para a remoção de inclusões e a
utilização, neste equipamento, de modificadores de fluxo tais como: barragens, diques,
inibidores de turbulência e cortinas gasosas; dos mais variados formatos visam favorecer a
flotação de inclusões. Existe assim, uma busca da associação correta de modificadores
associado a um melhor custo benefício e a utilização de simulações físicas e computacionais
como ferramentas de análises é um dos recursos mais utilizados atualmente, isto devido às
dificuldades operacionais e de custos em se executar testes industriais. Neste contexto, o estudo
aqui disposto, teve o objetivo de avaliar os efeitos da substituição do inibidor de turbulência
por barragens, sobre o escoamento e remoção de inclusões, via modelamento físico e CFD de
um distribuidor de 41,5 t em escala 1:3 por meio da determinação de curvas de distribuição de
tempo de residência (DTR), dispersão de corantes, PIV (Particle Image Velocimetry) e remoção
de inclusões (partículas poliméricas) injetadas em pulso. Simulações fluidodinâmicas em Ansys
CFX também foram utilizadas e a influência da assimetria do jato de entrada sobre a eficiência
de remoção de inclusões foi investigada. Observou-se boa concordância entre tempos
característicos obtidos por simulações CFD e experimentos no modelo físico. As simulações
computacionais de fluxo apresentaram comportamento semelhantes ao observados no modelo
físico, sendo possível caracterizar o fluxo quanto a caminhos preferenciais de inclusões,
velocidade e características de escoamentos, a partir das simulações CFD. Os resultados
demonstram que a substituição do inibidor não trouxe prejuízos ao comportamento do fluxo e,
em algumas situações, apresentou valores ligeiramente superiores conforme avaliado pela
caracterização de fluxo, curvas DTR e eficiência de remoção de inclusões. Constatou-se que
efeitos de curto-circuito e distribuição granulométrica das partículas que simulam as inclusões
possuem influência nos resultados de simulação computacional. Por fim espera-se, para as
condições assimétricas resultante do desalinhamento do conjunto de válvula longa, um desgaste
maior dos diques, diferenças de limpidez entre veios e uma queda na eficiência de remoção de
partículas de inclusão menores.
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Equipamentos industriais - distribuidor, Metal - lingotamento contínuo, Simulação - computadores - modelamento físico - remoção de inclusões, Equipamentos industriais - distribuidor - modificadores de fluxo, Simulação computadores
Citation
GALANTE, Gustavo Santos. Avaliação do efeito da substituição do inibidor de turbulência por barragens e do posicionamento da válvula longa de um distribuidor sobre a remoção de inclusões. 2023. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.