Além de armazenar e distribuir o aço líquido para os moldes, uma das funções do distribuidor de lingotamento contínuo é a flotação e separação das inclusões para uma melhor qualidade do produto final. A eficiência e otimização deste processo requer o conhecimento das características do escoamento do aço líquido dentro do distribuidor. Esta dissertação trata do modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor DELTA-T, sem e com modificadores de fluxo e inibidores de turbulência, em condições isotérmicas e não isotérmicas em diferentes situações de vazão e condições térmicas. O software CFX-4 foi utilizado para resolver as equações de movimento, continuidade e transferência de calor utilizando modelo k-ε de turbulência para uma geometria tri-dimensional. A validação de modelo matemático com o modelo físico foi feita através da comparação de planos de laser entre os vetores de velocidade. Para a trajetória do escoamento foi utilizado no modelo físico a técnica do corante. Para a obtenção das curvas DTR – distribuição de tempos de residência no modelo físico foi usada a técnica de injeção de pulso, enquanto que no modelo numérico esta mesma técnica foi aplicada para um escoamento multifásico homogêneo. O perfil de temperatura calculado do aço na superfície foi comparado com medidas experimentais realizadas na usina O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento do aço através dos perfis de velocidade, energia cinética de turbulência, perfis de temperatura e curvas de distribuição de tempos de residência, avaliando os tempos mínimo e médio de residência e as porções de volumes característicos. Os resultados obtidos indicam que o uso de modificadores de fluxo e inibidores de turbulência são eficientes no controle da emulsificação. É observado que o escoamento apresenta diferenças quando tratado isotermicamente e não isotermicamente.

O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos eletromagnéticos e fluido-dinâmicos induzidos no aço, decorrentes do uso de um agitador eletromagnético. Para tal, foi proposta a construção de um modelo numérico que resolva, de forma acoplada, os problemas de eletromagnetismo e fluido-dinâmica. O modelo numérico do problema eletromagnético, em elementos finitos, foi construído utilizando-se o software Opera-3d/Elektra da Vector Fields. O mesmo foi validado com medidas experimentais de densidade de fluxo magnético feitas na usina. O escoamento decorrente da agitação eletromagnética foi resolvido fazendo-se o acoplamento das forças de Lorentz com as equações de Navier-Stokes. Essas últimas foram resolvidas pelo método de volumes finitos, usando-se o software CFX-4 da AEA Technology. O modelo eletromagnético mostrou que existe um torque máximo dependente da freqüência do campo magnético. Também foi observado que a força magnética aumenta em quatro vezes seu valor, quando a corrente é duplicada. O perfil de escoamento produzido no molde, sob agitação eletromagnética, indica, que as situações de lingotamento testadas, não propiciam o arraste da escória. A velocidade crítica de arraste, determinada via modelo físico, não foi atingida para nenhum caso testado. O modelo fluido-dinâmico e térmico apresentou um aumento do fluxo de calor cedido pelo fluido para a casca solidificada com o uso do agitador eletromagnético. Como conseqüência, observou-se uma queda na temperatura do banho. Também foi observado, que o uso do agitador propicia a remoção de inclusões das camadas mais externas do tarugo. Ao mesmo tempo, notou-se que o uso do agitador aumenta o índice de remoção de inclusões para as duas seções de molde analisadas.

Além de armazenar e distribuir o aço líquido para os moldes, uma das funções do distribuidor de lingotamento contínuo é a flotação e separação das inclusões para uma melhor qualidade do produto final. A eficiência e otimização deste processo requer o conhecimento das características do escoamento do aço líquido dentro do distribuidor. Esta dissertação trata do modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor DELTA-T, sem e com modificadores de fluxo e inibidores de turbulência, em condições isotérmicas e não isotérmicas em diferentes situações de vazão e condições térmicas. O software CFX-4 foi utilizado para resolver as equações de movimento, continuidade e transferência de calor utilizando modelo k-ε de turbulência para uma geometria tri-dimensional. A validação de modelo matemático com o modelo físico foi feita através da comparação de planos de laser entre os vetores de velocidade. Para a trajetória do escoamento foi utilizado no modelo físico a técnica do corante. Para a obtenção das curvas DTR – distribuição de tempos de residência no modelo físico foi usada a técnica de injeção de pulso, enquanto que no modelo numérico esta mesma técnica foi aplicada para um escoamento multifásico homogêneo. O perfil de temperatura calculado do aço na superfície foi comparado com medidas experimentais realizadas na usina O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento do aço através dos perfis de velocidade, energia cinética de turbulência, perfis de temperatura e curvas de distribuição de tempos de residência, avaliando os tempos mínimo e médio de residência e as porções de volumes característicos. Os resultados obtidos indicam que o uso de modificadores de fluxo e inibidores de turbulência são eficientes no controle da emulsificação. É observado que o escoamento apresenta diferenças quando tratado isotermicamente e não isotermicamente.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-04-13T17:47:11Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoFluxoMolde.pdf: 5643513 bytes, checksum: 3301dee56729473e8972000da5e9f9cd (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-15T15:17:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoFluxoMolde.pdf: 5643513 bytes, checksum: 3301dee56729473e8972000da5e9f9cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T15:17:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoFluxoMolde.pdf: 5643513 bytes, checksum: 3301dee56729473e8972000da5e9f9cd (MD5) Previous issue date: 2016 / É uma estratégia comum, em processos de lingotamento contínuo de beam blank, a utilização de apenas uma válvula submersa, em função das dificuldades operacionais de se trabalhar utilizando duas. O desafio é desenvolver uma geometria de válvula que garanta uma solidificação mais homogênea no molde. Neste estudo foram determinadas as características do fluxo em molde de beam blank quando se usa somente uma válvula submersa. Os tipos de válvula analisados foram a tubular e uma composta por três portas laterais na saída, espaçados a 120°. Modelagem física e matemática foram empregadas para avaliar a distribuição de velocidades no plano de simetria e em planos paralelos a superfície do flange. A utilização de uma única válvula tubular resultou em aumento na profundidade de penetração do jato, porém em relação ao campo de velocidade na região do menisco não houve variação significativa em comparação com a utilização de duas válvulas tubulares. Os valores de flutuação superficial para este tipo de válvula foram inferiores ao da válvula com portas laterais e independentes da vazão de fluido. Para a válvula submersa com portas laterais os resultados evidenciaram a existência de maiores intensidades de flutuação do menisco e altas velocidades de impacto dos jatos de líquido no centro do flange oposto e nas quinas do flange adjacente à válvula. Para as condições investigadas, a intensidade de flutuação do menisco foi dependente da inclinação das portas de saída, da profundidade de imersão da SEN e da velocidade de lingotamento. Enquanto que, as velocidades de impacto no flange não foram fortemente afetadas pela variação destes ângulos das portas da válvula submersa. Os resultados obtidos via modelagem matemática estão em boa concordância com os de simulação física. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : It’s a common strategy in continuous casting process of beam blank the use of only one submerged entry nozzle due to operational difficulties related to the simultaneous use of two of them. The challenge is to develop a nozzle design that guarantees a more homogenous solidification in the mold. This work is related to the flow pattern in a beam blank mold when a single submerged entry nozzle is used. The SEN designs were a straight through tubular nozzle and a nozzle with three lateral ports distancing 120° from each other. Physical and mathematical modeling have been used to evaluate the velocity distribution and the meniscus behavior. One straight tubular nozzle leads to a deeper jet penetration, but the velocity distribution at the meniscus region is not remarkably different as compared to velocity distribution when two tubular nozzles are simultaneously employed. One straight tubular nozzle is characterized by surface oscillation which is almost independent of liquid flow rate. Surface oscillation and impact velocity at flange surface were significantly larger than those developed by the single straight tubular nozzle. The intensity of surface oscillation was found to be dependent on port angle, nozzle immersion depth and casting rate. The impact velocity at flange surface was not affected by the port angles. A good agreement between results from mathematical and physical modeling has been found.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:03:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221281.pdf: 1341472 bytes, checksum: 2566dd43e16c4ef0cf1423e87b817c5e (MD5) / Este trabalho descreve a concepção, desenvolvimento e aplicação de uma metodologia heurística para a programação e o controle da produção na indústria de fundição. O processo de fundição é muito peculiar e complexo, pois apresenta simultaneamente características de sistemas de produção contínua (fusão) e características de sistemas de produção repetitiva em lotes (moldagem e outras etapas do processo). A programação da produção numa fundição tem, portanto, dois momentos importantes e interligados, que são a programação do forno e a programação das máquinas de moldagem. Apesar de existirem diversas soluções para problemas de programação da produção da fundição, detectou-se, tanto na revisão de literatura como na pesquisa qualitativa do tipo estudo multicaso, a inexistência de uma metodologia para a programação conjunta e integrada da fusão e da moldagem, que é realizada pelos profissionais da fundição de maneira empírica e subjetiva. O desafio consiste em determinar um seqüenciamento adequado de ordens de produção nas linhas de moldagem, combinando peças leves com peças de peso médio e com peças pesadas, de modo a obter uma demanda constante de metal liquido e em equilíbrio com a oferta de metal proveniente do forno. Optou-se pela busca de uma solução através da abordagem heurística. A construção do modelo para a programação da fusão e da moldagem utiliza conceitos da lógica fuzzy, que oferece mecanismos para a representação e manipulação do conhecimento de especialistas. A lógica fuzzy, também conhecida como difusa ou nebulosa, é uma técnica que integra a área da inteligência artificial, utilizando conceitos qualitativos para classificar variáveis e dados aproximados, incompletos ou ambíguos para tomar decisões. A estrutura do modelo compõe-se de uma base de regras lingüísticas, definição dos limites máximos e mínimos dos conjuntos fuzzy, definição das interfaces de entrada e saída e criação do mecanismo de inferência. Os resultados da aplicação do modelo, implantado em uma planilha eletrônica com linguagem de macro Visual Basic, demonstram, além dos benefícios da sistematização do conhecimento e da capacidade de realizar rapidamente simulações para encontrar melhores alternativas de solução, um desempenho mais eficiente que o obtido pelos especialistas da fundição. Conclui-se que o método criado atende plenamente ao objetivo proposto - desenvolver um modelo heurístico para a programação simultânea e integrada da fusão e da moldagem - bem como corrobora a hipótese básica formulada por esse trabalho - um método heurístico, modelado com utilização da teoria de conjuntos fuzzy, inserido em um sistema de PCP, permite realizar a programação conjunta da fusão e da moldagem numa fundição, com equilíbrio, flexibilidade e rapidez.

O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos eletromagnéticos e fluido-dinâmicos induzidos no aço, decorrentes do uso de um agitador eletromagnético. Para tal, foi proposta a construção de um modelo numérico que resolva, de forma acoplada, os problemas de eletromagnetismo e fluido-dinâmica. O modelo numérico do problema eletromagnético, em elementos finitos, foi construído utilizando-se o software Opera-3d/Elektra da Vector Fields. O mesmo foi validado com medidas experimentais de densidade de fluxo magnético feitas na usina. O escoamento decorrente da agitação eletromagnética foi resolvido fazendo-se o acoplamento das forças de Lorentz com as equações de Navier-Stokes. Essas últimas foram resolvidas pelo método de volumes finitos, usando-se o software CFX-4 da AEA Technology. O modelo eletromagnético mostrou que existe um torque máximo dependente da freqüência do campo magnético. Também foi observado que a força magnética aumenta em quatro vezes seu valor, quando a corrente é duplicada. O perfil de escoamento produzido no molde, sob agitação eletromagnética, indica, que as situações de lingotamento testadas, não propiciam o arraste da escória. A velocidade crítica de arraste, determinada via modelo físico, não foi atingida para nenhum caso testado. O modelo fluido-dinâmico e térmico apresentou um aumento do fluxo de calor cedido pelo fluido para a casca solidificada com o uso do agitador eletromagnético. Como conseqüência, observou-se uma queda na temperatura do banho. Também foi observado, que o uso do agitador propicia a remoção de inclusões das camadas mais externas do tarugo. Ao mesmo tempo, notou-se que o uso do agitador aumenta o índice de remoção de inclusões para as duas seções de molde analisadas.

Além de armazenar e distribuir o aço líquido para os moldes, uma das funções do distribuidor de lingotamento contínuo é a flotação e separação das inclusões para uma melhor qualidade do produto final. A eficiência e otimização deste processo requer o conhecimento das características do escoamento do aço líquido dentro do distribuidor. Esta dissertação trata do modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor DELTA-T, sem e com modificadores de fluxo e inibidores de turbulência, em condições isotérmicas e não isotérmicas em diferentes situações de vazão e condições térmicas. O software CFX-4 foi utilizado para resolver as equações de movimento, continuidade e transferência de calor utilizando modelo k-ε de turbulência para uma geometria tri-dimensional. A validação de modelo matemático com o modelo físico foi feita através da comparação de planos de laser entre os vetores de velocidade. Para a trajetória do escoamento foi utilizado no modelo físico a técnica do corante. Para a obtenção das curvas DTR – distribuição de tempos de residência no modelo físico foi usada a técnica de injeção de pulso, enquanto que no modelo numérico esta mesma técnica foi aplicada para um escoamento multifásico homogêneo. O perfil de temperatura calculado do aço na superfície foi comparado com medidas experimentais realizadas na usina O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento do aço através dos perfis de velocidade, energia cinética de turbulência, perfis de temperatura e curvas de distribuição de tempos de residência, avaliando os tempos mínimo e médio de residência e as porções de volumes característicos. Os resultados obtidos indicam que o uso de modificadores de fluxo e inibidores de turbulência são eficientes no controle da emulsificação. É observado que o escoamento apresenta diferenças quando tratado isotermicamente e não isotermicamente.

Este trabalho descreve os procedimentos fundamentais para obtenção de compósitos com matriz metálica (CMMs) por dispersão de partículas cerâmicas em metal líquido (Método do Vórtex), para o caso particular de Alumínio e suas ligas com partículas de cinzas volantes de carvão da Usina de Candiota-RS. Para o desenvolvimento da parte experimental, foi projetado e construído um equipamento adequado para a produção de CMMs por este método. Os corpos de prova foram fundidos em moldes de areia e permanentes, sob diferentes condições experimentais, usando ligas Al12Si3Mg e AI3Mg com adições de partículas de cinzas de carvão variando de 1 a 7% em peso. A caracterização dos CMMs produzidos foi realizada através de macrografias, microscopia ótica e eletrônica, análises químicas (para a determinação da quantidade de cinza retida na matriz metálica), ensaios mecânicos e ensaios de desgaste. Os resultados indicaram a ocorrência de refino acentuado da matriz rica em Al e incrementos significativos nos valores de resistência ao desgaste, o que foi atribuído à alterações nos mecanismos de desgaste, que variaram de uma condição de desgaste adesivo no caso das ligas base, para condições de desgaste predominantemente abrasivo nos CMMs com 5 e 7% de partículas de cinzas. / This work decribes the basic procedures for the obtention of metal matrix composites (MMCs) by dispersion of ceramic particles in liquid metais (Vórtex Method), especially in Aluminum and Aluminum alloys with Brazilian coal fly ash from Candiota-RS. For this purpose, an appropriate apparatus was designed and constructed, and a number of experiments were conducted under different experimental conditions. The test specimens of Al12Si3Mg e A13Mg alloys were cast in sand and permanent molds, with percentages of coal fly ash particles varying from 1 to 7 % wt. lhe characterization of produced MMCs was done by macrostructure and microstructure examinations, by chemical analysis ( for the determínation of coal fly ash particles quantíties retained in the metal matrix), and by mechanical and wear tests. lhe results show a considerable graín refinement in aluminum matrix and sígnificant increase in the wear resistance values, that were attríbuted to changes in the wear mechanisms, these changed from an adhesive wear condition in the base alloys to essentially abrasive wear conditions in the MMCs with 5 and 7% wt of coal fly ash particles.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-18Bitstream added on 2014-06-13T20:00:01Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_cb_me_guara.pdf: 645547 bytes, checksum: 8c2576a34583837cd05d929fb4a16856 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Aplicou-se experimentos em rodas ferroviárias tipo D-38 (38 polegadas de diâmetro), fundidas em aço, obtidas pelo processo de pressão controlada. Estudou-se a influência de 15 fatores (variáveis de entrada), com o objetivo de minimizar ou eliminar a descontinuidade interna denominada “microrechupe”, a qual apresentou-se como variável de saída constante em todas as rodas experimentadas, na região do aro das rodas (região de contato com os trilhos da ferrovia). As descontinuidades internas foram detectadas por ensaio ultrassônico, através do método indireto de avaliação, com o auxílio do diagrama AVG, e uso de transdutor normal. Em função da quantidade e tamanhos diferenciados das descontinuidades internas detectadas em todas as rodas experimentadas, foi criado um método específico para mensurá-las, estabelecendo desta forma, respostas diferenciadas que possibilitaram a análise da influência dos fatores (variáveis de entrada). Para estudo e análise da influência das variáveis de entrada e suas respectivas interações, foi utilizado o método de Taguchi, com um Arranjo Ortogonal L-16. Os fatores (variáveis de entrada) operaram em dois níveis com uma razão sinal / ruído para a função “maior é melhor”, sendo utilizada a análise de variância ANOVA para testar a significância dos efeitos. Os resultados demonstraram que as variáveis “posição relativa da roda na corrida de vazamento” e “tempo de cura dos massalotes radiais” tiveram maior significância para a redução da descontinuidade microrechupe (output). / It was applied experiments in railroad wheels, casting in steel, D-38 type (38- inches- diameter), produced by controlled pressure process. It was studied influence of the 15 factors (entrance variables) with objective to minimize or to eliminate a internal discontinuity, called microshrinkage, which was presented as constant output in all tried wheels, inside the rim wheels (region of contact with railroad tracks). The internal discontinuities had been detected by ultrasonic test, through the indirect method of evaluation, with aiding of AVG diagram, with the use of normal transducer. In function of the amount and different sizes of the internal discontinuities detected in all the tried wheels, a new method was created to measure them, establishing different answers, in such a way that make possible the factors influence analysis. For study and analysis of the factors and its interactions, the Taguchi approach was used, with L-16 Ortogonal Array. The process factors had operated in two levels with a signal-to-noise ratio called “bigger is better” function and it was used variance analysis by ANOVA to determine the main significance of the effects. The results had demonstrated that, the factors “relative position of the wheel in the production line” and “cure time of radial risers” had greater significance for the reduction of the discontinuity microshrinkage (output)

O processo de fundição gera vários tipos de resíduos sólidos, sendo o principal deles a areia de fundição, que é gerado na etapa de desmoldagem de peças metálicas. O aumento dos custos de disposição, o surgimento de legislações específicas e o baixo desempenho ambiental das tecnologias de fim de tubo têm direcionado seus esforços no desenvolvimento de soluções mais efetivas. A minimização de resíduos leva a uma mudança de paradigma, pois constituem um novo conceito de gerenciamento ambiental baseado no princípio da prevenção da geração de poluentes, visando à redução ao máximo da quantidade de resíduos a ser disposta ou tratada. Baseado nas ferramentas da metodologia de Produção mais Limpa este trabalho avaliou o processo de fabricação de peças fundidas com vistas à minimização da geração do resíduo sólido areia de fundição da empresa Metalcorte Metalurgia Ltda, indicando oportunidades de minimização do resíduo sólido areia de fundição, bem como alguns aspectos ambientais, técnicos e econômicos que interessam na escolha das melhores oportunidades a serem implementadas. As oportunidades sugeridas possuem diversos níveis de complexidade. Algumas medidas podem ser implementadas imediatamente enquanto outras requerem o desenvolvimento de pesquisas que as tornem viáveis quanto aos aspectos técnicos, ambientais e econômicos, dependendo do tipo de opção, como é o caso da regeneração da areia de moldagem, dos processos de reutilização e da substituição de materiais geradores de gases tóxicos. Os tempos de implantação são variáveis e um cronograma de implementação pode ser elaborado, priorizando-se as opções que podem ser efetivadas em médio e curto prazo, enquanto que as alternativas em longo prazo podem ser escaladas para estudos aprofundados. Ressalta-se que das 19 oportunidades listadas 9 delas são oportunidades de baixo custo e de fácil implementação para empresa, podendo ser adotadas a curto prazo. O resíduo areia de fundição apresenta um bom potencial de minimização, conforme a extensa lista de oportunidades que foram identificadas. Ao mesmo tempo, considerando a complexidade do processo de fundição e da metodologia desenvolvida pela UNIDO-CNTL, a implementação de um Programa de Produção mais Limpa neste tipo de empresa necessita de estudos como este para estimular os empresários a aplicar esforços na prevenção da geração de resíduos, utilizando ferramentas efetivas e viáveis para se buscar o desenvolvimento sustentável neste setor.