Modelamento físico e matemático do fluxo no Interior de um molde de lingotamento contínuo de Beam Blank alimentado com duas válvulas submersas tubulares.

Abstract

O controle do fluxo de aço é de extrema importância para o processo de lingotamento contínuo de beam blank, pois influencia a taxa de flotação de inclusões não-metálicas; os mecanismos de formação e crescimento da casca solidificada e a eficiência de lubrificação das paredes do molde. Um fluxo inadequado de aço no interior do molde pode gerar defeitos que resultam no sucateamento do lingote ou redução do ritmo de produção. Para elucidar os parâmetros que interferem no fluxo de aço, foram realizados modelamentos físico e matemático do fluxo de fluido no interior de um molde de lingotamento contínuo de beam blank alimentado com duas válvulas tubulares, avaliando a influência da velocidade de lingotamento, da profundidade de imersão e do diâmetro das válvulas submersas. Para o modelamento matemático utilizou-se o software CFX 15.0. A técnica PIV foi utilizada para obter informações quantitativas e qualitativas do fluxo. Os resultados das simulações matemáticas mostraram boa concordância com os resultados do modelamento físico, portanto, o modelo matemático foi capaz de descrever as características do fluxo no interior do molde de lingotamento contínuo de beam blank. A análise do perfil de velocidades do líquido, no interior do molde de beam blank, revelou a existência de seis vórtices, dois na região da alma e dois em cada flange do molde, sendo que este padrão de fluxo (quantidade e posição dos vórtices) não sofreu modificações quanto às variáveis analisadas. O jato de líquido proveniente da SEN se espalha mais rapidamente para a ponta dos flanges e lentamente pela alma, o que pode acarretar na solidificação irregular da pele ao longo da seção transversal. O aumento da vazão de fluido implica em aumento da profundidade de penetração do jato de líquido, sendo que este excede o comprimento real do molde (0,8m) para a vazão de 150l/min (equivalente à velocidade de lingotamento de 1,2m/min). Para uma SEN com diâmetro interno de 34,6mm, observou-se que o menisco é estável, isto é, possui baixa intensidade de flutuação (aprox. 0,22mm) e esta não é afetada significativamente pela variação da velocidade de lingotamento e da profundidade de imersão da SEN. A partir destes resultados, sugere-se profundidade de imersão igual a 75mm e velocidade de lingotamento máxima de 1m/min.