Modelagem física e computacional do fluxo de aço em panela com agitação por gás inerte, com ênfase na separação de inclusões.

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Marins, Ângelo Máximo Fernandes
• Orientador(a): Silva, Carlos Antônio da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: 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.
• Palavras-chave em Português: Aço; Siderurgia; Argônio; Modelagem matemática; Engenharia de materiais
• Link de acesso: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2536

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.