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Title: Estudos sobre transiência e oscilação superficial em molde de Beam Blank e seus efeitos sobre a qualidade do aço.
Authors: Gabriel, Weslei Viana
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Carlos Antônio da
Silva, Itavahn Alves da
Keywords: Metalurgia física - Beam Blank
Aço - metalurgia - controle de qualidade
Medidores de fluxo
Válvulas
Moldagem - fundição
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Silva, Carlos Antônio da
Lemos, Leandro Rocha
Nunes, Eduardo Henrique Martins
Gameiro, Danton Heleno
Peixoto, Johne Jesus Mol
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.
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.
metadata.dc.description.abstracten: The fluid flow inside a beam blank mold fed with a single submerged entry nozzle (𝑆𝐸𝑁) with lateral ports was examined in this work. Techniques of physical and mathematical modelling were applied here. Two different models of SEN have been proposed. The first model results in an asymmetrical fluid flow since the SEN was positioned at the center of one of the flanges. In this case, the fluid flow was characterized by its high jet velocity at the impingement point. This high velocity can negatively affect the shell development during the solidification process. The casting velocity and the angle of the lateral ports influence the superficial oscillations, the interfacial behavior and the inclusions removal. This model of 𝑆𝐸𝑁 had an immersion depth varying between 200 mm and 250 mm. The second model has an oval shape allowing the 𝑆𝐸𝑁 to be positioned at the center of the web. Thus, a symmetrical fluid flow was generated. However, the flow stability was strongly dependent of the inclination of the lateral ports. The rectangular shape of the side ports in the second model leads to a uniform jet flow distribution at the 𝑆𝐸𝑁 outlet. This model of 𝑆𝐸𝑁 allowed a smaller immersion depth (60 mm) than the employed with the first model, resulting in a higher superficial stability and a lower intensity of entrainment of the lighter phase. Besides, the thermal load at the surface of the shells was less intense with the second model of 𝑆𝐸𝑁. Both models show a higher superficial oscillation than the straight nozzle. Tests simulating the removal of inclusions showed that these 𝑆𝐸𝑁 are more efficient in concern to steel cleanness. Regarding the physical properties of the fluids used to simulate slag/metal behavior it was verified that decreasing the viscosity and increasing the casting velocity result in a less stable interface. The density difference between the fluids has also a great influence on the interface behavior.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12404
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 24/06/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
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