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 apresenta o desenvolvimento do novo sistema de válvula gaveta de panela SX0, projetado para panelas de pequeno porte em aplicações de lingotamento contínuo. O desenvolvimento foi apoiado por ferramentas avançadas de engenharia para avaliar o comportamento termomecânico, a integridade estrutural e a dinâmica operacional do sistema. Uma abordagem acoplada de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) e Análise por Elementos Finitos (FEA) foi utilizada para investigar a distribuição de temperatura, o desempenho do resfriamento e as tensões termomecânicas sob condições operacionais representativas. Paralelamente, simulações de Dinâmica de Multicorpos (MBD) foram realizadas para avaliar o comportamento cinemático durante a operação. Os resultados demonstraram que o sistema de resfriamento por ar comprimido reduz significativamente a temperatura da região das molas. Entretanto, o resfriamento localizado pode gerar concentrações de tensões termomecânicas devido aos gradientes térmicos. As análises numéricas motivaram modificações de projeto visando eliminar a deformação plástica localizada em regiões críticas. As simulações de MBD também demonstraram uma forte dependência da força de acionamento hidráulico em relação às condições de atrito das placas refratárias, o que pode apoiar procedimentos de manutenção preditiva e de monitoramento operacional em aplicações industriais. As análises demonstraram como ferramentas numéricas avançadas podem ser implementadas para apoiar o desenvolvimento de sistemas de controle de fluxo, contribuindo para o aumento da confiabilidade e do desempenho em longo prazo.
This work presents the development of the new SX0 ladle gate system designed for small ladles in continuous casting applications. The development was supported by advanced engineering tools to evaluate the thermo-mechanical behavior, structural integrity, and operational dynamics of the system. A coupled Computational Fluid Dynamics (CFD) and Finite Element Analysis (FEA) approach was used to investigate temperature distribution, cooling performance, and thermo-mechanical stresses under representative operating conditions. In parallel, Multibody Dynamics (MBD) simulations were performed to evaluate the kinematic behavior during operation. The results demonstrated that the compressed-air cooling system significantly reduces the temperature of the spring region. However, localized cooling may generate thermo-mechanical stress concentrations due to thermal gradients. The numerical analyses motivated design modifications aiming to eliminate localized plastic deformation in critical regions. The MBD simulations also demonstrated a strong dependence of the hydraulic actuation force on refractory plate friction conditions, which may support predictive maintenance and operational monitoring procedures in industrial applications. Analyses demonstrated how advanced numerical tools can be implemented to support flow control systems development, contributing to increased reliability and long-term performance.
Palavras-chave
Lingotamento Contínuo, Válvula Gaveta, Análise Termomecânica, Dinâmica de Multicorpos
Continuous Casting, Ladle Gate, Thermo-mechanical Analysis, Multibody Dynamics
Como citar
Santos, Victor Henrique Lage; Domingos, Pedro Mourão; Ribeiro, Rodrigo Garcia; Silva, Josadaque Gadelha da; Rocha, Cristiano Vitor.
Desenvolvimento avançado de engenharia de um sistema compacto de válvula gaveta para lingotamento contínuo,
p. 880-891.
In: 55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5300, DOI 10.5151/2594-5300-43847
