Title

MODELAMENTO FÍSICO E MATEMÁTICO DO VAZAMENTO DE AÇO DA PANELA

PHYSICAL AND MATEMATICAL MODELLING OF STEEL LADLE DRAINING

Authorship

Oliveira, Thiago Araújo Santos de; Gabriel, Weslei Viana; Tropia, Salvatore Giuliano Peixoto; Ananias, João Victor Gomes Guimarães; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Carlos Antônio da; Peixoto, Johne Jesus Mol

Oliveira, Thiago Araújo Santos de

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Tropia, Salvatore Giuliano Peixoto

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Ananias, João Victor Gomes Guimarães

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Silva, Itavahn Alves da

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Silva, Carlos Antônio da

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Peixoto, Johne Jesus Mol

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DOI

10.5151/2594-5300-33675

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Abstract

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Slag entrainment during steel ladle drainage plays an important role in metallic yield, cleanness and continuous casting productivity. Physical and numerical models were employed in order to study the vortex and funnel draining flow in steel ladle drainage. A 1:6.5 scale ladle model has been used in order to assess the influence of drainage flow, initial liquid height, bath temperature and thermal stratification inside the ladle on the liquid critical height (Hcr) for vortex onset. In all experimental conditions, the value of Hcr proportionally increased with drainage flow. The sub-superficial velocity field developed during the last moments of drainage has been measured using Particle Image Velocimetry – PIV. Computational Fluid Dynamics simulations shows a good agreement with results from physical modeling, and it is able to describe liquid flow rate and temperature influence over Hcr value.

Keywords

Drenagem de panela; Vórtice; PIV; Modelamento numérico

Ladle draining; Vortex; PIV; Numerical modeling