Title

ANÁLISE DE FLUXO EM UM MODELO FÍSICO DE MOLDE DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE BLOCOS: COMPARAÇÃO DE DOIS MODELOS DE VÁLVULAS SUBMERSAS

FLUID FLOW IN A PHYSICAL MODEL OF A BLOOM MOLD: EVALUATION OF TWO SUBMERGED ENTRY NOZZLE DESIGNS

Authorship

SOARES, IGOR CORNEAU; BARBOSA, BENNARDO KENNEDY THEOTONIO; SANTOS, VINICIUS CAMPOS SOARES DOS; CUNHA, DEIVISON LUIS RIBEIRO DA; SILVA, CARLOS ANTÔNIO DA; PEIXOTO, JOHNE JESUS MOL

SOARES, IGOR CORNEAU

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BARBOSA, BENNARDO KENNEDY THEOTONIO

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SANTOS, VINICIUS CAMPOS SOARES DOS

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CUNHA, DEIVISON LUIS RIBEIRO DA

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SILVA, CARLOS ANTÔNIO DA

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PEIXOTO, JOHNE JESUS MOL

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DOI

10.5151/2594-5300-41585

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Abstract

A GEOMETRIA DA VáLVULA SUBMERSA (SEN) TEM GRANDE INFLUêNCIA NO ESCOAMENTO DO AçO EM MOLDES DE LINGOTAMENTO CONTíNUO. MODELOS DE SEN FORAM DESENVOLVIDOS COM PORTAS LATERAIS QUE PROMOVEM UM FLUXO ROTACIONAL DENTRO DO MOLDE DE LINGOTAMENTO CONTíNUO DE BLOCOS. O MODELAMENTO FíSICO é UMA ESTRATéGIA FUNDAMENTAL PARA ANALISAR O COMPORTAMENTO DO FLUXO COM DIFERENTES GEOMETRIAS E PARâMETROS OPERACIONAIS. ESTE ESTUDO COMPAROU UMA VáLVULA TUBULAR RETA COMUM E UMA DE FLUXO GIRATóRIO (SWIRLING FLOW NOZZLE - SFN), AVALIANDO O EFEITO DA VAZãO DO LíQUIDO NO PERFIL DE VELOCIDADE, OSCILAçãO DO MENISCO E REMOçãO DE INCLUSõES. A VáLVULA TUBULAR APRESENTOU ELEVADA PROFUNDIDADE DE PENETRAçãO DO JATO, RESULTANDO EM BAIXA RENOVAçãO DE AçO NO MENISCO, BAIXAS VELOCIDADES NA REGIãO SUPERIOR E BAIXA INTENSIDADE DE OSCILAçãO NO MENISCO. POR OUTRO LADO, O MODELO SFN DEMONSTROU PREENCHIMENTO UNIFORME DA SEçãO SUPERIOR DO MOLDE, BOA RENOVAçãO DO MENISCO E MAIOR INTENSIDADE DE OSCILAçãO. EM MAIOR PROFUNDIDADE DE IMERSãO (15CM) E MENORES VAZõES, O MODELO SFN MANTEVE O MESMO NíVEL DE INTENSIDADE DE OSCILAçãO DO MENISCO QUE A VáLVULA TUBULAR. ALéM DISSO, O FLUXO ROTACIONAL FOI INDICADO POR PERFIS DE VELOCIDADES EM PLANOS HORIZONTAIS ABAIXO DA SEN E PRóXIMO AO MENISCO. RESSALTA-SE AINDA QUE OS VALORES DE VELOCIDADES NA REGIãO SUPERIOR FORAM TRêS VEZES MAIORES DO QUE PARA A VáLVULA TUBULAR. A TAXA DE REMOçãO DE INCLUSãO FOI LIGEIRAMENTE MAIOR, PORéM DIMINUIU SIGNIFICATIVAMENTE à MEDIDA QUE VAZãO DE LíQUIDO AUMENTOU. ESTES RESULTADOS DESTACAM AS MELHORIAS NO FLUXO NO INTERIOR DO MOLDE COM O NOVO DESIGN DE SEM.

THE GEOMETRY OF THE SUBMERGED ENTRY NOZZLE (SEN) HAS GREATER INFLUENCE ON THE STEEL FLOW BEHAVIOR IN CONTINUOUS CASTING MOLDS. SEN MODELS HAVE BEEN DEVELOPED WITH SIDE PORTS THAT PROMOTE ROTATIONAL FLOW WITHIN THE BLOOM MOLD. PHYSICAL MODELING IS A KEY STRATEGY TO ANALYZE THE FLOW BEHAVIOR WITH DIFFERENT GEOMETRIES AND PROCESS PARAMETERS. THIS STUDY COMPARED A COMMON STRAIGHT NOZZLE AND A SWIRLING FLOW NOZZLE (SFN), EVALUATING THE EFFECT OF LIQUID FLOW RATE ON THE VELOCITY PROFILE, MENISCUS OSCILLATION AND INCLUSION REMOVAL. THE STRAIGHT NOZZLE PRESENTED A HIGH JET PENETRATION DEPTH, RESULTING IN LOW STEEL RENEWAL IN THE MENISCUS, LOW VELOCITIES AT THE UPPER REGION AND LOW OSCILLATION INTENSITY IN THE MENISCUS. ON THE OTHER HAND, THE SFN DESIGN DEMONSTRATED UNIFORM FILLING OF THE UPPER MOLD SECTION, GOOD MENISCUS RENEWAL AND HIGHER OSCILLATION INTENSITY. AT GREATER IMMERSION DEPTH (15CM) AND LOWER FLOW RATES, THE SFN MAINTAINED THE SAME LEVEL OF MENISCUS OSCILLATION INTENSITY AS THE STRAIGHT NOZZLE. FURTHERMORE, THE ROTATIONAL FLOW WAS INDICATED BY VELOCITIES PROFILES IN HORIZONTAL PLANES BELOW THE SFN AND CLOSE TO THE MENISCUS. IT SHOULD ALSO BE NOTED THAT THE VELOCITIES VALUES AT THE UPPER REGION WERE THREE TIMES GREATER THAN USING THE STRAIGHT NOZZLE. INCLUSION REMOVAL RATE WAS SLIGHTLY IMPROVED, BUT DECREASED SIGNIFICANTLY AS THE LIQUID FLOW RATE INCREASED. THESE FINDINGS HIGHLIGHT THE FLUID FLOW IMPROVEMENTS WITH THE NEW DESIGN OF SEN.

Keywords

Fluxo em molde; válvula submersa; Modelamento Físico; Molde de Blocos.

Fluid Flow; SEN; Physical Model; Bloom Casting;