Title

ESTUDO DO MECANISMO DE CLOGGING DO PONTO DE VISTA FLUIDODINÂMICO NA REGIÃO DA VÁLVULA TAMPÃO ATRAVÉS DA FERRAMENTA DE CFD

INVESTIGATION OF CLOGGING MECHANISM UNDER FLUIDYNAMICS ANALISYS AT STOPPER ROD EMPLOYING CFD

Authorship

Contini, André Carlos; Morales, Bayard Beling; Trindade, Leonardo Barboza; Vilela, Antônio Cezar Faria

Contini, André Carlos

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Morales, Bayard Beling

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Trindade, Leonardo Barboza

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-0028

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Abstract

O fenômeno de clogging no lingotamento contínuo é um problema ainda a ser resolvido e pouco se sabe a respeito da fluidodinâmica na região de deposição das inclusões. Este trabalho pretende compreender melhor o mecanismo de deposição de inclusões de alumina empregando um modelo fluidodinâmico computacional para caracterizar o escoamento do aço na região da válvula tampão. Para o cálculo foi construída uma geometria tridimensional da região próxima à válvula. A solução do escoamento e da deposição de partículas foi implementada usando uma formulação euleriana e o modelo ASM (Algebraic Slip Model), respectivamente. Foram avaliadas diferentes aberturas do tampão para visualizar a sua influência na taxa de deposição. Como resultado, conseguiu-se relacionar a taxa de deposição à queda de pressão que ocorre na válvula. Numa segunda etapa foi feita a injeção de gás através do colo por meio de 16 injetores com o objetivo de ver a influência desta nas regiões de mais provável deposição. Observou-se que a injeção de gás contribuiu para a redução da taxa de deposição na região da válvula.

The clogging phenomenon is a very difficult problem to be solved and, at the same time, there is little knowledge about the fluid-dynamic relation to inclusions deposition. The purpose of this study is to help to understand the inclusions deposition mechanism, employing a CFD model to describe steel flow in a stopper rod. A 3D geometry of the nozzle region was built and the results were obtained using an Euler-Euler approach and the ASM (Algebraic Slip Model), to solve the flow and the inclusions deposition, respectively. The alumina deposition rate was evaluated for different stopper rod openings. The results show that there is a relation between the deposition rate and pressure drop that occurs in the stopper rod. In the second part of this paper, the gas is injected through 16 points located at the nozzle to evaluate its influence on the aluminum deposition rate. The comparison between numerical results showed that the gas injection has reduced the deposition rate on the stopper rod region.

Keywords

Lingotamento contínuo de aço; Válvula tampão; Clogging; CFD.

Continuous casting of steel; Stopper rod; Clogging; CFD.