Title

MODELAGEM MATEMÁTICA DA INTERFACE METAL-ESCÓRIA SOB O EFEITO DE AGITAÇÃO ELETROMAGNÉTICA NO MOLDE DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO

MATHEMATICAL MODELING OF THE STEEL – SLAG INTERFACE UNDER THE EFFECT OF THE ELETROMAGNETIC STIRRING IN THE CONTINUOUS CASTING MOLD

Authorship

Nadalon, José Ernesto de Azevedo; Sicorski, Rafael Skrzek; Daoud, Ismael Lis Alves; Trindade, Leonardo Barboza; Vilela, Antônio Cezar Faria

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Sicorski, Rafael Skrzek

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Daoud, Ismael Lis Alves

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Trindade, Leonardo Barboza

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-0025

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Abstract

A interface metal-escória, dentro do molde, pode sofrer perturbações devido à agitação eletromagnética combinada com os efeitos turbulentos do escoamento do aço líquido, ocasionando o arraste e emulsificação de escória. Este trabalho visa analisar o comportamento da interface aço- escória no molde sob efeitos da agitação eletromagnética através da modelagem numérica dos fenômenos eletromagnéticos e fluido-dinâmicos. A modelagem será executada em duas etapas, sendo que na primeira serão calculados os efeitos eletromagnéticos, que proporcionarão os movimentos de agitação no aço, fazendo-se uso de um software que calcula numericamente as equações de Maxwell e consequentemente as forças de Lorentz geradas pelo agitador. A segunda etapa fará o acoplamento das forças a um modelo bifásico aço-escória que resolve numericamente as equações de Navier-Stokes, governantes do escoamento. O problema ainda será modelado sem efeito da agitação eletromagnética com o objetivo de validar os resultados numéricos com os obtidos em modelo físico. Para a validação do modelo fluido-dinâmico bifásico, sem agitação eletromagnética, pretende-se comparar os resultados com ensaios realizados em modelo físico do molde (água-querosene). Com este estudo podem-se avaliar as condições críticas de lingotamento nas quais ocorre o arraste e emulsificação de escória sem agitação eletromagnética. Com o acoplamento dos efeitos eletromagnéticos, visa-se avaliar os efeitos das condições de operação do agitador e seus efeitos sobre as perturbações do menisco.

The metal-slag interface, inside the mold, may present disturbances due to the combined electromagnetic stirring along with the turbulent effects of the liquid steel flow, causing slag entrainment and emulsification. This work aims to analyze the behavior of the steel-slag interface in the mold under effects of the electromagnetic stirring through the numeric modeling of the electromagnetic and fluid-dynamic phenomena. The modeling will be performed in two stages, and, in the first one, the electromagnetic effects will be calculated which will provide the stirring movements in the steel. A software will be used to calculate numerically the Maxwell’s equations and, consequently, the Lorentz’s forces generated by the stirrer. The second stage will join the forces to a two-phase model (steel-slag). This solves numerically the Navier-Stokes’s equations, which govern the fluid flow. The problem will still be modeled without the effect of the electromagnetic stirring aiming at validating the numerical results with the ones obtained in the physical model. For the validation of the two-phase fluid-dynamic model without electromagnetic stirring, there will be the comparison of the results with tests performed in the mold physical model (water-kerosene). With this study, the critical casting conditions can be evaluated in which the slag entrainment and emulsification occurs without electromagnetic stirring. With the joining of the electromagnetic forces, there is an attempt to evaluate the effects of the conditions of the stirrer operation and its effects on the meniscus disturbances.

Keywords

Simulação numérica; Agitação eletromagnética; Arraste de escória; Molde de lingotamento contínuo.

Numerical simulation; Electromagnetic agitation; Slag drag; Continuous casting mold.