Title

NOVA METODOLOGIA NUMÉRICA PARA OBTENÇÃO DE TEMPOS E VOLUMES CARACTERÍSTICOS EM DISTRIBUIDORES DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO

NEW NUMERICAL METHODOLOGY TO OBTAIN CHARACTERISTIC TIMES AND VOLUMES IN CONTINUOUS CASTING TUNDISH

Authorship

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

Daoud, Ismael Lis Alves

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Nadalon, José Ernesto de Azevedo

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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Trindade, Leonardo Barboza

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Ferraz, Rodrigo

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DOI

10.5151/2594-5300-0043

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Abstract

Estudos de otimização de distribuidores de lingotamento contínuo são comumente realizados através da análise de valores característicos, que são extraídos de curvas de distribuição de tempos de residência (DTR). Essas curvas fornecem indiretamente o comportamento do escoamento e o grau de limpeza do aço presente em um distribuidor. As curvas DTR numéricas são alcançadas através do monitoramento transiente de um traçador, que demanda um elevado tempo computacional. O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova metodologia para obtenção de tempos e volumes característicos utilizando a ferramenta de simulação computacional de fluidos (CFD). O traçador foi substituído por partículas de pequeno diâmetro dispersas no fluido. O modelo lagrangeano foi utilizado para determinar as trajetórias destas partículas. Comparações entre os resultados alcançados pela nova metodologia com as tradicionais técnicas numéricas e experimentais foram realizadas para cinco diferentes distribuidores. Em geral, as metodologias numéricas apresentaram um comportamento muito semelhante, tanto nas curvas DTR acumuladas quanto nos valores característicos. Com relação aos dados experimentais, uma boa concordância foi observada na maioria dos casos. Evidenciou-se uma grande diminuição no tempo de processamento empregando a nova metodologia. Futuramente, esta metodologia será empregada em um software de otimização, reduzindo consideravelmente o tempo de processamento.

Optimization studies of steel flow in tundishes are generally done through the characteristic values analyses, which are extracted from residence time distribution curves (RTD). These curves are indirectly related to the flow behavior and the cleanliness steel degree in a tundish. The numerical RTD curves are obtained through the tracer transient monitoring, which requires a high computational time. The aim of this work is to present a new methodology to obtain characteristic times and volumes using the computational fluid dynamics (CFD). The tracer was replaced by fluid dispersed particles with small diameter. The lagrangean model was used to determine the particle tracking. The results obtained by the new methodology were compared with the traditional techniques for five different tundishes. In general, the numerical methodologies presented a similar behavior, both in accumulated RTD curves and in the characteristic values. As to the experimental data, a good agreement was observed in most cases. A great reduction in the processing time was observed with new methodology. In the future, the new methodology will be used in optimization software, reducing the processing time.

Keywords

Modelamento numérico; Distribuição de tempos de residência; Distribuidor de lingotamento contínuo; Otimização.

Numerical modeling; Residence time distribution; Continuous casting tundish; Optimization.