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Previous issue date: 2011 / Devido ao aumento das exigências de qualidades dos aços, as empresas siderúrgicas têm melhorado continuamente seus processos e produtos. Os aços “clean steel”, são exemplos de produtos desenvolvidos para atender a um nível superior de qualidade. “Clean Steel” ou aço limpo pode significar menor número de impurezas ou residuais (Cu, Sn, por exemplos) e baixos níveis de inclusão. A homogeneização do banho, através da agitação do aço líquido, é um fator importante durante o processo siderúrgico, já que a homogeneização térmica e da composição química é um dos requisitos crítico do processo. A fim de minimizar os efeitos negativos das inclusões pode-se melhorar a taxa de remoção destas durante o refino secundário do aço e/ou modificar a morfologia e composição das inclusões. A remoção de inclusões está relacionada a fenômenos de fluxo. Assim, este trabalho é baseado em duas abordagens principais: 1 - Estudar o comportamento fluidodinâmico do aço líquido em uma panela de aciaria com injeção de gás inerte. Modelagem física e matemática (CFD) foram empregadas para avaliar a influência da taxa de injeção e da distribuição do gás, além da posição do plugue poroso sobre o campo de velocidade. O modelo numérico – CFD, foi validado pelas medições realizadas via “Particle Image Velocimetry” (PIV). 2 - A evolução do teor de inclusão de um aço acalmado ao alumínio foi avaliada através das análises de TOS e MEV. Como resultado, foi desenvolvido um modelo macroscópico para prever a remoção de inclusão com base nos mecanismos de Saffman & Turner e de Stokes. Ao final, evidenciou-se a influência de parâmetros operacionais, como vazão de gás injetado e tempo de tratamento, na flotação de inclusões não metálicas. A condição e vazão de 33,5 Nm3/h foi mais eficiente na remoção de inclusões, e as inclusões remanescentes eram menores nesta condição. Observou-se aumento da homogeneização do banho com a adição de mais um plugue poroso, com queda de 9% no tempo de mistura, quando se divide a mesma vazão de gás simetricamente entre os dois plugues. E o modelo matemático proposto mostrouse eficiente para descrever esse processo industrial. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Due to increasing steel quality requirements steelmaking companies have been continuously improving their processes and products. Clean steel is an example of a product developed for better quality. Clean steel could mean either lower impurity (Cu, Sn as examples) amount or lower inclusionary levels. Stirring of liquid steel is an important step during the steelmaking process since achieving chemical composition and temperature homogenization is a critical requirement. In order to minimize the negative effects of inclusions, one may is improve the rate of inclusions removal during the secondary refining of molten steel and modify the inclusions morphology and chemical composition. Inclusion removal is related to flow phenomena. Thus this work is based on two main approaches: 1 – Studying the fluid dynamic behavior of liquid steel in a ladle fitted with inert gas injection. Physical and mathematical modeling (CFD) have been employed to assess the influence of gas flow rate and gas distribution, nozzle position on the velocity field. CFD modeling was validated by Particle Image Velocimetry (PIV) measurements. 2 – The evolution of inclusion content of a given aluminum killed steel has been followed using techniques such as TOS, SEM. As a result a macroscopic model for inclusion removal based on Saffman & Turner and Stokes mechanisms have been developed. As a conclusion, the influence of operating parameters such as flow rate of gas injected and treatment time, in the flotation of non-metallic inclusions, was observed. The gas flow rate of 33.5 Nm3/h was more efficient in removal non-metallic inclusions, and the remaining inclusions were smaller in this condition. There was an increase of the bath homogenization with the addition of a more porous plug. The mixing time down in 9%, when it shares the same gas flow rate symmetrically between the two plugs. And the mathematical model was shown to be efficient to describe this industrially process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/2536 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Marins, Ângelo Máximo Fernandes |
| Contributors | Silva, Carlos Antônio da |
| Publisher | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFOP, instname:Universidade Federal de Ouro Preto, instacron:UFOP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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