Título

DESENVOLVIMENTO DE ROTINAS PARA DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DOS COEFICIENTES DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR AO LONGO DE UM MOLDE DURANTE O LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE AÇOS

DEVELOPMENT OF ROUTINES TO DETERMINE AND EVALUATE HEAT TRANSFER COEFFICIENTS ALONG THE MOLD LENGTH DURING STEEL CONTINUOUS CASTING

Autoria

Karlinski, Vinicius; Fogazzi, Wilson; Ferreira, Carlos Raimundo Frick; Santos, Carlos Alexandre dos; Spim, Jaime Alvares

DOI

10.5151/2594-5327-0118

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Resumo

O presente trabalho trata da determinação dos coeficientes de transferência de calor na interface de contato metal/molde (h) durante a solidificação no lingotamento contínuo e seu comportamento em função da distância do menisco. A determinação dos h’s é realizada por algoritmos de busca. O modelo desenvolvido permitiu avaliar a influência de parâmetros de processo, como velocidade de lingotamento, qualidade do aço e temperatura no distribuidor na evolução da casca solidificada. O método inverso de condução de calor é utilizado para a determinação dos h’s ao longo do molde, confrontando temperaturas geradas pelo simulador e medidas experimentais. As medidas de temperatura foram realizadas em planta com a inserção de termopares em diferentes pontos de três faces do molde de seção interna quadrada de 240mm. No desenvolvimento do simulador, a malha numérica foi acoplada sobre o metal e molde partindo do menisco até a base do molde, assumindo solidificação unidirecional. Os algoritmos buscam a partir de iterações os h’s que melhor representam o inverso da resistência à transferência de calor na interface metal/molde. O simulador desenvolvido foi aferido com dados reais de temperatura obtidos no molde e na superfície do lingote e com dados reais da espessura de solidificação obtidos através de macrografias Baumann. Os resultados gerados em diversas seqüências de corridas para aços de baixo e médio carbono, permitiram avaliar a influência dos parâmetros de processo e condições de contorno no comportamento térmico durante a solidificação do tarugo.

 

The present work regards the determination of heat transfer coefficients (HTC) in the metal/mold interface (h) during continuous casting solidification and their behavior along the mold length. The determination of heat transfer coefficients was made by search algorithms. The model developed was used to evaluate the influence of process parameters, such as casting speed, steel grade and tundish temperature in the solidified shell. The inverse heat conduction method was used to find the HTC where the experimental results were compared with simulated data and HTC was adjusted until it could find its best agreement. Experimental results were obtained in a square mold where thermocouples were directly inserted in the mold wall in three different faces. In the simulator developed the numerical mesh was coupled with the metal mold from its interior and the simulation ran from the meniscus to the mold foot. The solidification was assumed to happen on heat transfer path. The simulation was checked with real temperature data obtained in the mold, in the billet surface and with data of the solidified thickness observed on Baumann macrographies. The results generated for low and high carbon had allowed the understanding of the influences of the process parameters and thermal behavior in the mold during the solidification in continuous casting process.

Palavras-chave

Lingotamento contínuo de aços; Coeficiente de transferência de calor; Solidificação. Simulação.

Continuous casting; Heat transfer coefficient; Solidification; Simulation