ResumoA injeção de gás em distribuidor é uma alternativa para aperfeiçoar a remoção de inclusões do aço. Estudos utilizando modelamentos físico e matemático vêm sendo desenvolvidos visando avaliar os efeitos da injeção de gás e sua interação com as inclusões. Com esse embasamento, é pertinente investigar o efeito da vazão do gás e a localização do sistema de injeção na eficiência de remoção de inclusões. Sob essa perspectiva, foi usado um modelo físico em escala 1:3 de um distribuidor industrial de 40 toneladas para analisar o efeito da injeção de gás. Os experimentos incluíram análise de curvas DTR e contagem on-line de partículas pela sonda APS III. O resultado mostrou que somente as análises exclusivas dos volumes característicos obtidos das curvas DTR não são adequadas para avaliar a remoção de inclusões. Todavia, o resultado da sonda APS III não só comprovou que a injeção de gás promove a remoção de inclusões, como também indicou a melhor configuração interna objetivando a máxima eficiência.
Gas injection in the tundish has been considered as an alternative to optimizing inclusion removal from steels. In the present study, physical and mathematical modeling were used to investigate the effect of gas injection in the tundish on the inclusion removal efficiency. The physical model is a 1/3 reduced scale of an industrial two-strand tundish of 40 tons. The inclusion removal efficiency was quantified using the APS III probe, which counts particles leaving the tundish during the test. Different locations for the gas injection plug were evaluated. Additionally, a mathematical model was developed using commercial CFD software CFX. The predictions of the mathematical model were validated by the physical model results, comparing the efficiency of inclusion removal. The proposed model includes a new boundary condition to describe the behavior of the particles at the free surface, implemented by a special subroutine. The model enabled the identification of appropriate conditions: plugs located at 0.56 or 0.84m from the tundish inlet with gas injection with the flow rate of 3NL/min.
Resumo A remoção de inclusões no distribuidor de lingotamento contínuo tem sido intensamente investigada por meio de modelamentos físicos e matemáticos. Recentemente, a injeção de gás no distribuidor tem sido considerada como uma alternativa para aprimorar a remoção de inclusões. Vários trabalhos vêm sendo desenvolvidos analisando os efeitos da injeção de gás e sua interação com as inclusões. No entanto, há espaço para mais investigações envolvendo o efeito da vazão do gás, a localização do sistema de injeção de gás e as dimensões das bolhas na eficiência de remoção de inclusões. No presente trabalho, foi usado um modelo físico construído em uma escala 1:3 de um distribuidor industrial de 40 toneladas de capacidade nominal, para analisar a injeção de gás e seu efeito no padrão do fluxo de fluído e a remoção de inclusões. Os experimentos incluíram a determinação de curvas DTR e visualizações do escoamento. Os efeitos de diferentes vazões e localizações das injeções foram analisados. Palavras-chave: Distribuidor; Injeção de gás, Modelamento físico, Inclusões.
ResumoAs inclusões são partículas que, em sua maioria, afetam negativamente as propriedades dos aços. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar algumas variáveis no tratamento de borbulhamento de gás para remoção de inclusões na panela durante a sua drenagem na torre de lingotamento. Usou-se um modelo físico em escala 1:5 de uma panela real de aciaria de 180 toneladas de aço. Para contagem das partículas, simulando as inclusões, foi usada a sonda APS. Esta sonda conta as partículas e determina a sua distribuição de tamanhos. Os resultados indicaram que existe um tempo ótimo de tratamento para cada vazão de gás e quanto maior a vazão, menor é esse tempo. Além disso, o trabalho também mostrou que em baixas vazões foram obtidos melhores resultados para o tratamento. Essas conclusões podem ser explicadas pelos fenômenos de reversão e de remoção das inclusões no aço durante o tratamento. Palavras-chave: Remoção de inclusões; Metalurgia secundária; Aciaria; Modelamento físico. STUDY OF INCLUSION REMOVAL IN THE LADLE BY INNERT GAS INJECTION BY PHYSICAL MODELING AbstractInclusions are particles that usually have deleterious effects on steel quality. The present work had the objective of evaluating the effects of different variables on the efficiency of the gas bubbling treatment during the drainage of the ladle in the continuous casting process. A physical model in a 1:5 scale of a 180 metric tons ladle was used in the experiments. The APS sensor was used to count and determine the size distribution of the particles used to simulate the inclusions. The results indicated that there is an optimum treatment time for each gas flow rate and that lower gas flow rates gave better results. These conclusions could be explained by the reversion and floatation phenomena.
No molde da máquina de lingotamento inicia-se a formação de uma pele sólida que sustentará o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele (breakout) representa um dos maiores problemas no lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio. Essa ocorrência oferece risco às pessoas, interrompe o veio, sucateia produto, danifica e indisponibiliza o equipamento momentaneamente. Para evitar tal evento, o sistema de detecção de rompimento de pele reduz a velocidade de lingotamento quando certos critérios de variação de temperatura no interior do molde são atendidos. Dependendo da sensibilidade, o sistema pode atuar desnecessariamente reduzindo a velocidade sem que haja risco de breakout, caracterizando alarmes falsos. Na Usiminas, a lógica de canto apresentava inúmeros alarmes falsos, que geravam reprogramação do comprimento de placa e sucateamento de material afetado pelo duplo lingotamento. Com a atualização dos parâmetros do alarme de canto foi possível reduzir o número de alarmes em 80,3% e evitar o sucateamento de aproximadamente 105 toneladas de aço por mês, sem perda de eficiência na detecção dos alarmes verdadeiros.
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