Title

CARACTERIZAÇÃO E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO AGITADOR ELETROMAGNÉTICO DO MOLDE (M-EMS) E SEUS EFEITOS NO ESCOAMENTO

CHARACTERIZATION AND NUMERICAL SIMULATION OF THE ELETROMAGNETIC STIRRING OF THE MOLD AND ITS EFFECTS ON THE FLOW

Authorship

Souza, Eduardo Netto de; Trindade, Leonardo Barboza; Nadalon, José Ernesto de Azevedo; Ramos, Bruno Pessoa

Souza, Eduardo Netto de

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Trindade, Leonardo Barboza

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Nadalon, José Ernesto de Azevedo

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Ramos, Bruno Pessoa

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DOI

10.5151/2594-5300-33710

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Abstract

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

The Electromagnetic Stirring has been shown to be useful in the quality of solidification structures, inhibiting the formation of columnar structures, promoting the solute redistribution and defects attenuation through electromagnetic forces induced in the liquid phase. Based on the design of M-EMS of a billet-casting machine, simulations of fluid flow (CFD) and temperature under influence of electromagnetic field were performed. As a second aim, the stirrer effect on the inclusion trajectory and how it could promote the subsurface quality of the solidified structures was evaluated. Different frequencies and current of M-EMS, as well nozzles geometries, were tested. The results showed the tendency displacement of the particle, the fraction of solid particles removed from domain and the influence of M-EMS in the heat extraction from the mold, improving the temperature distribution during the solidification process.

Keywords

Lingotamento contínuo; M-EMS; Inclusões; Dinâmica dos fluidos.

Continuous Casting; M-EMS; Inclusions, Fluid Dynamics.