Title

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO POSICIONAMENTO E DO NÚMERO DE PLUGS DE INJEÇÃO DE GÁS EM UMA PANELA SIDERÚRGICA ATRAVÉS DA FERRAMENTA DE CFD

STUDYOFINFLUENCEOFTHEGASPLUGNUMBER AND POSITION IN A GAS-STIRRED LADLE USING CFD TOOL

Authorship

Sicorski, Rafael Skrzek; Daoud, Ismael Lis Alves; Pereira, Julio Aníbal Morales; Trindade, Leonardo Barboza; Vilela, Antônio Cezar Faria

Sicorski, Rafael Skrzek

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Daoud, Ismael Lis Alves

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Pereira, Julio Aníbal Morales

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Trindade, Leonardo Barboza

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-0043

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Abstract

Intensificar as reações banho/escória, homogeneizar química e termicamente o banho e auxiliar na remoção de impurezas são as principais finalidades da agitação por gases durante a etapa de refino secundário do processo de fabricação de aço. Os objetivos do presente trabalho são analisar numericamente a influência de diferentes posições de injeção de gás e a utilização de um segundo plug poroso sobre os tempos de mistura e volumes estagnados de uma panela siderúrgica. Um estudo numérico do escoamento bifásico foi realizado utilizando o software CFX. O modelo Euleriano de duas fases foi empregado na solução do escoamento líquido-gás. Os efeitos das forças de arrasto, sustentação e dispersão turbulenta foram considerados junto às interações de interface bolhas/líquido. Inicialmente foi criado um modelo tridimensional com o plug de injeção de gás centralizado na base da panela e os tempos de mistura foram comparados com os resultados experimentais. Posteriormente, um segundo plug foi adicionado ao sistema em diversas posições e seus efeitos foram avaliados. Os resultados mostram uma boa concordância entre o modelo físico e o modelo numérico. Espera-se com esse estudo avaliar a influência do deslocamento e da adição de mais uma fonte de injeção de gás ao sistema. Por fim, este trabalho mostra como a ferramenta de CFD pode ser empregada na otimização do processo de mistura e refino na panela.

Intensifying the molten/slag reactions, homogenizing the liquid steel chemical and thermally and assistanting the impurities removal are the main purposes of the gas stirring during the secondary refining stage of the steelmaking process. The objectives of the present work are to analyze numerically the influence of gas injection in different positions and to use a second plug porous on the mixture times and on stagnant volumes in siderurgical ladle. A numerical study of the two-phase fluid flow was carried out using the CFX software. The two-phase Euler model was used in the solution of liquid-gas flow. The effects of drag, lift and turbulent dispersion forces have been considered in the interactions of bubbles/liquid interface. Firstly, a three-dimensional model with centered gas injection plug was created in the base ladle and the mixture times was compared with experimental results. Later, another plug was added in several positions on the system and its effects have been evaluated. The results show a good agreement between the physical and numerical model. This study may evaluate the plug influence displacement and the addition another gas injection source. Finally, this work shows as the CFD tool can be used to optimize the mixture process during the refining in the ladle.

Keywords

Modelamento físico e matemático, Refino secundário, agitação por gás na panela.

Physical and mathematical modeling, Secondary refining, gas-stirred ladle.