Title

OTIMIZANDO O DESEMPENHO DE UM VÁLVULA LONGA: UMA ABORDAGEM DE FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL PARA SOLUCIONAR PROBLEMAS DE DESGASTE

OPTIMIZING LADLE SHROUD PERFORMANCE: A COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS APPROACH TO TACKLE WEAR ISSUES

Authorship

RIBEIRO, RODRIGO GARCIA

RIBEIRO, RODRIGO GARCIA

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DOI

10.5151/2594-5300-41612

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Abstract

UMA VáLVULA LONGA (VLON) USADA NA ARCELORMITTAL PECéM ESTAVA APRESENTANDO DESGASTE CRíTICO EM UMA MESMA ZONA ESPECíFICA: A EXPECTATIVA DE VIDA úTIL DA VLON é DE 10 CORRIDAS, MAS DURANTE OS TESTES, CHEGOU A 7 AQUECIMENTOS. PARA ENTENDER O MECANISMO DE DESGASTE, FOI REALIZADO UM ESTUDO DE FLUIDODINâMICA COMPUTACIONAL (CFD) PARA ANALISAR A MECâNICA DOS FLUIDOS DO FLUXO DE AçO DENTRO DA VLON E INVESTIGAR POSSíVEIS CAUSAS RELACIONADAS AO FLUXO. O PROJETO CONCENTROU-SE EM ANALISAR O ESCOAMENTP DENTRO DA OPERAçãO DA VLON USANDO FERRAMENTAS DE CFD. OS RESULTADOS DA SIMULAçãO REVELARAM PICOS SIGNIFICATIVOS DE TENSãO DE CISALHAMENTO EM REGIõES COM TRANSIçõES DE DIâMETRO INTERNO, INCLUINDO A REGIãO ONDE O DESGASTE ERA MAIS ALTO. A EXPLICAçãO TEóRICA PARA O DESGASTE RESIDE NO PICO DE TENSãO DE CISALHAMENTO DENTRO DE UMA REGIãO DE MATERIAL DE MENOR RESISTêNCIA. A SOLUçãO ENVOLVEU ESTENDER A CAMADA DE “MATERIAL DE ALTA RESISTêNCIA” PARA BAIXO ATé O PONTO DO PICO DE TENSãO DE CISALHAMENTO. A SIMULAçãO PERMITIU DIMENSIONAR DE FORMA OTIMIZADA O MATERIAL MAIS RESISTENTE, EVITANDO CUSTOS DESNECESSáRIOS QUE PODERIAM SURGIR SE A REGIãO DE MAIOR RESISTêNCIA FOSSE ESTENDIDA ALéM DA REGIãO DE ALTO CISALHAMENTO. COMO RESULTADO, O PROJETO MODIFICADO LEVOU A VIDA úTIL DA VLON A ATINGIR O DESEMPENHO ANTERIOR DE 10 AQUECIMENTOS, COM POTENCIAL PARA SER AUMENTADA, SOLUCIONANDO EFETIVAMENTE OS PROBLEMAS DE DESGASTE E, CONSEQUENTEMENTE, RECEBENDO HOMOLOGAçãO DO PRODUTO.

A LADLE SHROUD (LS) USED IN ARCELORMITTAL PECéM WAS PRESENTING CRITICAL WEAR ON A SAME SPECIFIC ZONE: THE EXPECTED LS LIFESPAN IS 10 HEATS, BUT DURING TRIALS, WAS REACHED 7 HEATS. TO UNDERSTAND WEAR MECHANISM, A COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) STUDY WAS PERFORMED TO ANALYZE THE FLUID MECHANICS OF THE STEEL FLOW INSIDE THE LADLE SHROUD, TO INVESTIGATE POSSIBLE FLOW-RELATED CAUSES OF THE WEAR. THE PROJECT FOCUSED ON ANALYZING FLOW DYNAMICS WITHIN THE LS OPERATION USING CFD TOOLS. SIMULATION RESULTS REVEALED SIGNIFICANT SHEAR STRESS PEAKS IN REGIONS WITH INTERNAL DIAMETER TRANSITIONS, INCLUDING THE REGION WHERE THE HIGH WEAR WAS OBSERVED. THE THEORETICAL EXPLANATION FOR WEAR OCCURRENCE LIES IN THE SHEAR STRESS PEAK WITHIN A LOWER RESISTANCE MATERIAL REGION. THE SOLUTION INVOLVED EXTENDING THE ‘HIGH RESISTANCE MATERIAL’ LAYER DOWNWARD TO THE POINT OF THE SHEAR STRESS PEAK. SIMULATION ENABLES OPTIMAL SIZING OF THE MOST RESISTANT MATERIAL, AVOIDING UNNECESSARY COSTS THAT COULD ARISE IF THE REGION OF HIGHEST STRENGTH WERE EXTENDED BEYOND THE HIGH SHEAR REGION. AS A RESULT, THE MODIFIED PROJECT LED THE LIFESPAN TO REACH THE FORMER PERFORMANCE OF 10 HEATS, WITH POTENTIAL TO BE INCREASED EFFECTIVELY SOLVING THE WEAR ISSUES AND CONSEQUENTLY RECEIVING PRODUCT HOMOLOGATION.

Keywords

lingoTAMENTO CONTÍNUO; REFRATÁRIO; FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL; DESGASTE;CFD

Refractory; Ladle Shroud; Wear; CFD.