ISSN 2594-5300
55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos — Vol. 55 , num. 55 (2026)
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Resumo
Este trabalho tem como objetivo comparar o comportamento térmico durante a solidificação de tarugos de aço SAE 1020 e SAE 1045 produzidos por lingotamento contínuo, enfatizando a influência da composição química e das condições de resfriamento secundário sobre os perfis de reaquecimento e o comprimento metalúrgico. Foram realizadas simulações numéricas para doze condições operacionais para cada grau de aço, considerando uma velocidade de lingotamento de 2,1 m/min, diferentes vazões específicas de água e distintas distribuições de água entre as zonas de resfriamento secundário. A mesma condição de superaquecimento foi adotada para ambos os aços. A extração de calor no molde foi estimada por meio de um balanço de energia aplicado à água de refrigeração, enquanto o modelo de resfriamento secundário utilizou coeficientes de transferência de calor ajustados em função da vazão específica de água. Entre as estratégias de resfriamento avaliadas, o Teste 2 foi identificado como a condição mais adequada, pois proporcionou os menores valores máximos de reaquecimento entre os casos aprovados: 73,0 °C para o SAE 1020 e 72,4 °C para o SAE 1045, permanecendo abaixo do critério de rejeição adotado de 100 °C. A análise do comprimento metalúrgico também mostrou que a solidificação completa ocorreu antes do final da unidade de desencurvamento/endireitamento em todos os cenários simulados. Esses resultados demonstram que a simulação numérica é uma ferramenta útil para comparar estratégias de resfriamento secundário, apoiando a estabilidade do processo e reduzindo o risco de defeitos relacionados a gradientes térmicos excessivos e à presença de material parcialmente solidificado durante o desencurvamento.
This work aims to compare the thermal behavior during solidification of SAE 1020 and SAE 1045 steel billets produced by continuous casting, emphasizing the influence of chemical composition and secondary cooling conditions on reheating profiles and metallurgical length. Numerical simulations were carried out for twelve operational conditions for each steel grade, considering a casting speed of 2.1 m/min, different specific water flow rates and distinct water distributions among the secondary cooling zones. The same superheat condition was adopted for both steels. Heat extraction in the mold was estimated by an energy balance applied to the cooling water, while the secondary cooling model used heat transfer coefficients adjusted as a function of the specific water flow rate. Among the evaluated cooling strategies, Test 2 was identified as the most appropriate condition, as it provided the lowest maximum reheating values among the approved cases: 73.0 °C for SAE 1020 and 72.4 °C for SAE 1045, remaining below the adopted rejection criterion of 100 °C. The metallurgical length analysis also showed that complete solidification occurred before the end of the unbending/straightening unit in all simulated scenarios. These findings demonstrate that numerical simulation is a useful tool for comparing secondary cooling strategies, supporting process stability and reducing the risk of defects related to excessive thermal gradients and the presence of partially solidified material during unbending.
Palavras-chave
Lingotamento contínuo, Comprimento metalúrgico, Resfriamento secundário, Perfil de resfriamento
Continuous casting, Metallurgical length, Secondary cooling, Cooling profile
Como citar
Avellan, Edmar Matos Araujo; Rocha, João Ricardo do Nascimento; R, Fernanda Mitke Maria de Lacerda Rocha Hoppe; Silva, Amarildo da; Cruz, Lukyan Alves Rossi.
Análise do comportamento térmico durante a solidificação de tarugos de aço SAE 1020 e SAE 1045 por meio de simulação numérica,
p. 1222-1231.
In: 55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5300, DOI 10.5151/2594-5300-44242
