Distribuição de gás inerte dentro do sistema de refratário durante o lingotamento contínuo de placas : modelo físico e matemático.

Abstract

Gás inerte é frequentemente injetado no sistema refratário durante o lingotamento contínuo de placas. O objetivo principal é evitar a deposição de inclusões, mas existem algumas consequências indesejáveis. Gás em excesso desestabiliza a interface metal-escória no molde, incrementando o aprisionamento de inclusões. Para uma determinada geometria os efeitos gerais são definidos pela vazão de gás, pontos de injeção, vazão de aço e características dos refratários. Neste estudo a distribuição de gás dentro da válvula submersa (SEN) e no molde é analisada utilizando modelamento matemático (computational fluid dynamics - CFD) e modelo físico. Foi construído um molde em tamanho real, com uma réplica em acrílico da SEN e utilizado dois tipos de válvula superior para injeção do gás. As consequências da distribuição do gás no campo de fluxo e os efeitos metalúrgicos são discutidos. Para baixas vazões de água e vazões intermediárias e elevadas de gás observou-se a ocorrência de coalescência de bolhas com grandes diâmetros no fundo e na porta da SEN ocasionando um fluxo ascendente próximo à saída da SEN, o que interfere contrariamente à formação do fluxo de duplo rolo e gera regiões de baixa velocidade de menisco e espumação na superfície do molde. Este fenômeno por sua vez não foi observado para maiores vazões de água, independentemente das vazões de gás, utilizadas neste estudo. Quanto ao modelo matemático, o fator crítico para sua adequação ao observado no modelo físico, é o diâmetro de bolha, o que reforça a necessidade de se contemplar o processo de coalescência e ruptura de bolhas no fundo e na saída da SEN. Para baixas vazões da fase líquida um diâmetro maior de bolha se apresentou adequado, enquanto que para vazões mais elevadas da fase líquida o diâmetro menor da bolha representa a condição no interior da SEN e próximo a sua saída, mas não representa adequadamente o comportamento do fluxo no interior do molde.