Modelagem física de remoção de inclusões em distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos

Abstract

A importância de um escoamento adequado em distribuidores de lingotamento contínuo, quando o objetivo é produzir aços limpos (clean steels), vem sendo largamente discutida e estudada nas últimas décadas. Esses estudos usualmente são realizados em modelos físicos e/ou numéricos, visto que em unidades industriais são de difícil execução. Nos modelos físicos, os estudos como a simulação da remoção de inclusões para diferentes condições de escoamento tem se mostrado bastante importante para o entendimento do escoamento no distribuidor e seus respectivos artifícios favorecedores de flotação de inclusões. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da remoção de inclusões em um modelo físico do distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos frente à modificação de escoamento no distribuidor. O ensaio proposto para quantificar a remoção de inclusões envolve a utilização de micropartículas de polietileno para simulação das inclusões sólidas de alumina e peneira metálica como método de captura de inclusões passantes pelo veio do distribuidor. Para fornecer suporte a este estudo, foram realizados estudos de qualificação do escoamento por meio do ensaio de linhas de fluxo e de quantificação dos tempos de residência e frações de volumes característicos por meio do ensaio de distribuição de tempos de residência. A técnica utilizada se mostrou confiável sob o ponto de vista experimental. Como resultados do comportamento da remoção de inclusões frente aos parâmetros estudados, têm-se especificamente para o distribuidor estudado que: o aumento da velocidade de lingotamento, em média, aumentou o porcentual de inclusões passantes de 11,61 (1,8 m/min) para 17,45% (2,6 m/min); a presença do tubo longo, em média, aumentou o porcentual de inclusões passantes de 2,79 (sem tubo longo) para 27,03% (com tubo longo); a presença das barreiras, em média, diminuiu o porcentual de inclusões passantes de 16,16 (sem barreiras) para 13,65% (com barreiras).

When the objective is to produce clean steels, the appropriated melt flow in the tundish is very important. It has been widely discussed and studied by researchers in the lasts decades. Physical and/or mathematical models are used to perform these studies because is very difficult to do it in industrial plants. In the physical models, the studies as the simulation of inclusion removal to different conditions of fluid flow have showed to be very important to understand the tundish and its respective tools to improve the inclusion removal. This work aims to study the behavior of inclusion flotation in a physical model of continuous casting tundish of steel billets in different kinds of fluid flow. The method proposed to quantify the inclusion removal involves the utilization of microparticles of polyethylene to simulate solid alumina inclusion and a metallic sieve in the strand as a method to catch the non-floated inclusions. The quantification of inclusion removal has the support of two others experiments to qualify de flow pattern by visual observation using dye tracer and quantify the residence time distribution of the model using acid tracer. The method used in this work to quantify inclusion removal showed to be reliable from an experimental point of view. As results of the behavior of the inclusion removal, the speed of ingoting increased the non-floated inclusions from 11.61 (1.8 m/min) to 17.45% (2.6 m/min), the presence of the submerged inlet shroud increased the non-floated inclusions from 2.79 (without) to 27.03% (with) and the presence of the dams the non-floated inclusions decreased from 16.16 (without) to 13.65% (with).