ResumoA principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem dos parâmetros de sopro de oxigênio. As condições ótimas desse processo envolvem diversas variáveis, como vazão de oxigênio, distancia banho lança (DBL), número de furos para a saída de oxigênio na lança, entre outros fatores. Através de uma análise visual da penetração do jato e do volume movimentado, foram analisados os comportamentos para cada configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), para uma distância banho lança (DBL) e vazão constantes. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho líquido composta pelas frações de metal e escória, representados respectivamente por água e óleo de parafina é o principal objetivo deste trabalho. Foi necessário desenvolver nova metodologia para a determinação da penetração assim como proposta de nova fórmula e ajuste da constante empírica, fator K. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos. Para a configuração de 6 furos, foram encontrados os menores valores de penetração e maior volume de zonas de baixa movimentação em relação aos parâmetros estabelecidos. Palavras-chave: BOF; Modelo a frio; Penetração de jato; Zonas estagnadas; Fator K.
MASS MOVEMENT DETERMINATION BY METAL SLAG BATH COLD MODEL BY SUPERSONIC BLOW FROM MULTI NOZZLES AbstractThe primary control tool of the BOF process lies on the adjustment of the oxygen blow parameters. The best process conditions involve several variables, like oxygen flow rate, distance bath lance (DBL), number of holes for the oxygen blow, among other factors. Through a visual inspection of the jet penetration and the volume of stagnant zones, the behavior of each configuration tested was analyzed using different sets of nozzles (3 to 6 holes), and with constant distance bath lance (DBL) and flow rate. The analysis of the interaction parameters between the oxygen blow, the molten metal and slag, represented respectively by water and paraffin oil, is the main objective of the present work. It was necessary to develop a new methodology in order to determine the penetration, propose a new formula and adjust the empirical constant, called K factor. The highest penetration were achieved for the nozzles with 3 and 4 holes. The lowest penetration and the highest volume of stagnant zones were represented for the configuration of 6 holes.
ResumoNeste trabalho é desenvolvida uma análise do escoamento de oxigênio em bocais de lança supersônica via CFD e são elaboradas propostas de alterações visando melhorar o seu desempenho. A metodologia envolve o uso de CFD para simular os campos de velocidade, pressão, massa específica e temperatura do oxigênio. Avalia-se o comportamento do oxigênio ao longo do bocal, desde a região de elevada pressão e baixa velocidade na entrada, até a condição supersônica na saída. Os valores obtidos são comparados com resultados analíticos para condições ideais e são propostas alterações na geometria para reduzir prováveis perdas de carga. Em seguida, são avaliados o comportamento do jato e sua interação com o ambiente. São analisadas propostas de novas geometrias, com o objetivo de maximizar a velocidade do jato. Palavras-chave: Escoamento supersônico; CFD; Pressão; Gás.
NUMERICAL SIMULATION OF BLOW THROUGH SUPERSONIC NOZZLES AbstractIn the present work, the behavior of oxygen flow in supersonic nozzles lance is analyzed by CFD and design changes to improve performance are proposed. The methodology involves the use of CFD in the design of the tip nozzle. The behavior of oxygen jet along the nozzle is analyzed, since the region of high pressure and low speed until the entrance to the supersonic condition at the output. The values obtained are compared to analytical results for ideal conditions and geometry changes to reduce losses are proposed. The behavior of the jet and its interaction with the environment are also investigated. The new geometries proposed are analyzed in order to maximize the jet speed.
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