Title

ESTUDO DO MECANISMO DE FORMAÇÃO DE VÓRTICE DURANTE A ETAPA DE VAZAMENTO DO AÇO DA PANELA PARA O DISTRIBUIDOR DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO DA CST

STUDY OF THE MECANISM OF VORTEX FORMATION DURING LADLE DRAINAGE TO THE CONTINUOUS CASTING TUNDISH AT CST

Authorship

Santos, Sandro de Souza; Furtado, Henrique Silva; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Moreira, Dimas Bahiense; Seshadri, Varadarajan

Santos, Sandro de Souza

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Furtado, Henrique Silva

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Silva, Carlos Antônio da

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Silva, Itavahn Alves da

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Moreira, Dimas Bahiense

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Seshadri, Varadarajan

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DOI

10.5151/2594-5300-0030

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Abstract

Um modelo em acrílico na escala de 1:7 foi utilizado para simular as condições de processamento da CST na etapa de vazamento do aço da panela para o distribuidor do lingotamento contínuo, avaliando as condições mais propicias ao surgimento do vórtice e contramedidas para mitigá-lo. O modelo foi operado utilizando água como fluido e seguindo o critério de similaridade de Froude. O momento da inserção da segunda fase – nestes experimentos o ar – no canal de vazamento foi determinado através de sensores foto-elétricos e, para permitir uma avaliação do rendimento, o material residual foi pesado. Variáveis como tipo de fluxo residual imposto pelas rotas de processamento na CST, a vazão de drenagem, além de dispositivos antivórtice criados e transplantados da literatura foram avaliados através da modelagem física. Os fluxos residuais gerados por reatores RH ou IRUT, a altura inicial de líquido e outras variáveis não mostraram influência na variável resposta Volume Residual de líquido na panela, indicando que o fluxo de aço era interrompido pela capacidade de abastecimento radial do canal de saída – colapso da superfície. Como tal, a utilização de quebradores de vórtice se mostrou contra producente. O Volume Residual, nestas condições experimentais, se mostrou função apenas de vazão de lingotamento. Simulações adicionais foram realizadas induzindo um fluxo rotacional no fluido de forma a aumentar a propensão ao vórtice. Através desta simulação foi possível verificar que a injeção de gás pelo fundo da panela é eficiente para minimizar o volume residual na panela, assim como a utilização de barreiras próximas à região de vazamento.

A 1:7 scale plexiglas model of Companhia Siderúrgica de Tubarão steelmaking ladle was built on the basis of Froude similarity criteria in order to assess the conditions during the final stages of draining. The passage of the second phase (air in these experiments) was detected by a photo-electric sensor and the mass of residual liquid inside the ladle was evaluated after weighing. It is known that premature closing of the teeming nozzle leads to poor yield. And also slag or air should not be transferred to the tundish since steel cleanness would be affected. The objective of cold model experiments was to evaluate means of maximizing yield without compromising on quality. Study of variables included the type of residual flow in respect of several routes of processing such as: RH degasser, IRUT reactor, the drainage flow rate, in addition to anti-vortex devices. It was found that RH or IRUT processing as well as the initial level of liquid did not significantly affect the results. Under these circumstances the mass of liquid retained at onset of second phase drainage was influenced by the flow rate only. At the final stages of drainage, the liquid surface collapse was dictated by the bottom ladle capacity of supplying liquid in the radial direction to the outlet. Vortex formation was not important giving support to the findings reported here. As a consequence vortex breakers were found deleterious under these set of conditions. Additional simulations were accomplished by inducing a rotational flow in order to increase the likelyhood of vortex formation. Gas injection through the pouring nozzle, vortex breakers, slopped bottoms have been found effective adding support to the radial flow mechanism of drainage reported under regular conditions.

Keywords

Lingotamento contínuo; Vórtice; Panela; Simulação física

Continuous casting; Ladle; Simulation; Vortex.