Title

DESENVOLVIMENTO DE LÓGICA DE PREDIÇÃO DE ROMPIMENTO DE PELE PELA AVALIAÇÃO DO FLUXO DE CALOR NO MOLDE EM UMA MÁQUINA DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE PLACA

LOGIC DEVELOPMENT FOR PREDICTING BREAKOUT BY EVALUATING THE HEAT FLUX IN THE MOLD IN A CONTINUOUS SLAB CASTING MACHINE

Authorship

Mendonça, Alexandre de Freitas Gomes de; Marçal, Gilberto Henrique Dos Reis; Reis, Rafael Fernandes

Mendonça, Alexandre de Freitas Gomes de

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Marçal, Gilberto Henrique Dos Reis

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Reis, Rafael Fernandes

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DOI

10.5151/2594-5300-39674

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Abstract

O processo de lingotamento contínuo visa a obtenção de placas com alta qualidade superficial e interna. Isso acontece pela transformação controlada do aço líquido em aço sólido dentro do corpo da máquina. O processo de solidificação tem início no molde com a formação de uma pele de aço sólida, que ao sair do molde, passa a ser sustentada por rolos até a total solidificação do núcleo líquido que normalmente acontece na parte horizontal do veio. Para que a pele de aço solidificada resista a pressão ferrostática e temperatura do núcleo líquido na saída do molde, faz-se necessário que ela tenha uma espessura mínima. Em geral, essa espessura segura está relacionada a um fluxo de calor mínimo no molde que deve ser compatível com a velocidade de lingotamento para evitar o rompimento de pele. Para isso, o sistema de detecção de breakout da Usiminas Ipatinga recebeu novo módulo que avalia a compatibilidade do fluxo de calor com os parâmetros de processo. O mecanismo de bloqueio térmico parcial do molde mais recorrente na Usiminas Ipatinga está associado ao desvio no comportamento físico-químico do filme de escória do pó fluxante devido a presença de teor de hidrogênio no aço líquido acima da solubilidade do aço sólido. Assim, a lógica de predição de breakout por fluxo de calor incompatível no molde tem potencial para eliminar uma ocorrência de breakout por ano por esse modo de falha e indicar indiretamente elevados teores de hidrogênio no aço.

The continuous casting process aims to obtain slabs with high surface and internal quality. This happens by the controlled transformation of liquid steel into solid steel inside the machine. The solidification process begins in the mold with the formation of a solid steel shell, which, when leaving the mold, is supported by rollers until the liquid core solidifies completely, that normally happens in the horizontal part of the machine. For the solidified steel shell to resist the ferrostatic pressure and temperature of the liquid core at the mold exit, it is necessary that it has a minimum thickness. This safe thickness is related to a minimum heat flux in the mold that must be compatible with the casting speed to avoid shell breakage. Usiminas Ipatinga unit Breakout Detection System (BDS) received a new module that evaluates the compatibility of the heat flux with the process parameters. The most recurrent mold thermal reduction mechanism at Usiminas Ipatinga unit is associated with a deviation in the physical-chemical behavior of the slag film due to the presence of hydrogen content in liquid steel above the solid steel solubility. Therefore, the breakout prediction logic due to incompatible heat flux has the potential to eliminate one breakout occurrence per year due to this failure mode and indirectly indicate high levels of hydrogen in the steel.

Keywords

Lingotamento contínuo; Sistema de detecção de rompimento de pele; Fluxo de calor; Teor de hidrogênio

Continuous casting; Breakout detection system; Heat flux, Hydrogen content.