Title

COMPORTAMENTO DO FLUXO E FLUTUAÇÕES DE SUPERFÍCIE EM MOLDE DE BLOCOS: MODELAGEM FÍSICA COM DOIS PROJETOS DE VÁLVULAS SUBMERSAS

FLOW BEHAVIOR AND SURFACE FLUCTUATIONS IN BLOOM MOLD: PHYSICAL MODELING FOR TWO SUBMERGED ENTRY NOZZLE DESIGNS

Authorship

CUNHA, DEIVISON LUIS RIBEIRO DA; JUNIOR, PAULO LUIZ SANTOS; BARBOSA, BENNARDO KENNEDY THEOTÔNIO; SILVA, CARLOS ANTÔNIO DA; JOHNE PEIXOTO

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BARBOSA, BENNARDO KENNEDY THEOTÔNIO

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JOHNE PEIXOTO

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DOI

10.5151/2594-5300-42508

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Abstract

A geometria da válvula submersa (SEN) tem uma influência significativa no comportamento do fluxo de aço em moldes de lingotamento contínuo. Modelos SEN foram desenvolvidos com portas laterais para promover o fluxo rotacional dentro do molde de blocos. A modelagem física é uma abordagem fundamental para analisar o fluxo sob diferentes geometrias de válvulas e condições de processo. Neste estudo, dois projetos de válvulas submersas com geometrias de porta de saída distintas foram investigados usando um modelo físico em escala 1:1 de um molde de blocos. A abordagem experimental incluiu o uso de uma camada de óleo sobrenadante para simular o comportamento do pó fluxante no molde e sua interação com o menisco do aço. Técnicas como Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), injeção de corante e medição ultrassônica das flutuações do menisco foram empregadas para analisar padrões de fluxo e perturbações da superfície. O efeito da vazão de líquido no perfil de velocidade próximo ao menisco (2,5 cm abaixo da superfície), o comportamento do pó fluxante (escória) e a oscilação do menisco foram avaliados para identificar a geometria mais adequada para estabilidade operacional e limpeza do aço. Um projeto específico de SEN apresentou melhores resultados em relação a todos os parâmetros avaliados: perfil de velocidade superficial, movimento do menisco, formação de vórtices e entranhamento de óleo no molde.

THE GEOMETRY OF THE SUBMERGED ENTRY NOZZLE (SEN) HAS A SIGNIFICANT INFLUENCE ON STEEL FLOW BEHAVIOR IN CONTINUOUS CASTING MOLDS. SEN MODELS HAVE BEEN DEVELOPED WITH SIDE PORTS TO PROMOTE ROTATIONAL FLOW WITHIN THE BLOOM MOLD. PHYSICAL MODELING IS A KEY APPROACH TO ANALYZE THE FLOW WITH UNDER DIFFERENT NOZZLE GEOMETRIES AND PROCESS CONDITIONS. IN THIS STUDY, TWO SUBMERGED ENTRY NOZZLE (SEN) DESIGNS WITH DISTINCT OUTLET PORT GEOMETRIES WERE INVESTIGATED USING A 1:1 SCALE PHYSICAL MODEL OF A BLOOM MOLD. THE EXPERIMENTAL APPROACH INCLUDED THE USE OF A SURFACE OIL LAYER TO SIMULATE MOLD FLUX BEHAVIOR AND ITS INTERACTION WITH THE STEEL MENISCUS. TECHNIQUES SUCH AS PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY (PIV), DYE INJECTION, AND ULTRASONIC MEASUREMENT OF MENISCUS OSCILLATIONS WERE EMPLOYED TO ANALYZE FLOW PATTERNS AND SURFACE DISTURBANCES. THE EFFECT OF LIQUID FLOW RATE ON THE VELOCITY PROFILE NEAR THE MENISCUS (2.5 CM BELOW SURFACE), THE BEHAVIOR OF MOLD POWDER (SLAG), AND THE MENISCUS OSCILLATION, WERE EVALUATED TO IDENTIFY THE MORE SUITABLE GEOMETRY FOR OPERATIONAL STABILITY AND STEEL CLEANLINESS. ONE PARTICULAR NOZZLE DESIGN HAS SHOWN BETTER RESULTS IN REGARDS TO ALL EVALUATED PARAMETERS: SURFACE VELOCITY PROFILE, MENISCUS MOVEMENT, VORTICES FORMATION AND OIL ENTRAPMENT IN THE MOLD.

Keywords

Molde de Blocos, Lingotamento Contínuo, Comportamento do Menisco, Modelamento Físico

Bloom Mold, Continuous Casting, Meniscus Behavior, Physical Modeling