Title

MODELAMENTO TERMO-MECÂNICO DO AQUECIMENTO DE UMA PANELA DE AÇO USANDO O MÉTODO DA HOMOGENEIZAÇÃO PERIÓDICA LINEAR

THERMO-MECHANICAL MODELING OF A STEEL LADLE HEATING USING THE PERIODIC LINEAR HOMOGENISATION TECHNIQUE

Authorship

Teixeira, Lucas Breder; Pinto, João Pedro Chaib de Toledo Alves; Gasser, Alain

Teixeira, Lucas Breder

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Pinto, João Pedro Chaib de Toledo Alves

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Gasser, Alain

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DOI

10.5151/1982-9345-30375

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Abstract

Vasos metalúrgicos podem ser revestidos com linhas de tijolos refratários, com ou sem argamassa. Devido ao grande número de interfaces entre os tijolos, o sub-sistema tijolo/junta impõe dificuldades computacionais ao projeto da montagem. Buscando comparar a influência do projeto refratário nas tensões presentes na estrutura, um revestimento com juntas secas foi modelado utilizando um material homogêneo equivalente. As propriedades termo-mecânicas deste material equivalente foram determinadas usando o método de Homogeneização Periódica e dependem tanto da temperatura quanto do estado da junta (aberta ou fechada, nas duas direções). Este modelo foi usado para simular uma Panela de Aço através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o intuito de demonstrar a influência dos seguintes parâmetros: presença ou ausência de juntas; espessura da junta e projeto refratário. O trabalho pretende auxiliar o desenvolvimento de projetos refratários e fornecer melhores estimativas da aplicabilidade de uma dada configuração.

Metallurgical vessels can be lined with refractory bricks, with or without mortar. These refractory masonries may present different joint thicknesses. The bricks/joints subsystem imposes considerable computational problems to the masonry design due to the large amount of interfaces between them. To compare the influence of these designs on the maximum stresses in the structure, a masonry with dry joints was modeled by a homogeneous equivalent material that takes into account the possibility of joint closure. The thermo-mechanical properties of this equivalent material were determined using a periodic homogenization method. They are temperature depending and depend in the same time of the joint states (open or closed in the two directions). This masonry model was used to simulate the problem of a steel ladle with the finite element method. It demonstrates the influence of the following parameters: (a) presence or not of joints, (b) thickness of joints and(c) masonry design. This study brings a help for the design of refractory masonry linings and provides a better estimation of the applicability of a given lining.

Keywords

Modelamento termo-mecânico, Revestimento refratário, Homogeneização Periódica, Panela de Aço

Thermomechanical modeling, Refractory masonry, Periodic Homogenization, Steel Ladle