Estudos sobre transiência e oscilação superficial em molde de Beam Blank e seus efeitos sobre a qualidade do aço.

Abstract

Neste trabalho foi caracterizado o fluxo em molde de beam blank alimentado por apenas uma válvula submersa com portas laterais. Técnicas de modelamento físico, bem como simulações matemáticas foram aplicadas no estudo. Dois modelos diferentes de válvula submersa (SEN) foram propostos. O primeiro resultou num fluxo de fluido assimétrico, uma vez que a SEN foi posicionada no centro de um dos flanges. Neste caso, o fluxo se caracterizou por uma alta velocidade do jato no ponto de impacto. Tal velocidade compromete a taxa de desenvolvimento da casca solidificada. A velocidade de lingotamento e o ângulo de inclinação das portas influenciaram a oscilação superficial e o comportamento interfacial bem como na taxa de remoção de inclusões. A profundidade de imersão deste modelo é relativamente alta, variando de 200 mm a 250 mm. O segundo modelo de válvula submersa possui o formato oval, permitindo que a mesma fosse posicionada no centro da alma. Desta forma obteve-se um fluxo de fluido simétrico. Porém, a estabilidade do fluxo depende consideravelmente do ângulo de inclinação das portas laterais. O comportamento interfacial também foi dependente da configuração das portas. O formato das portas laterais retangulares no segundo modelo de SEN, resultaram numa distribuição mais uniforme do jato na saída. Este modelo de SEN permitiu que a operação fosse realizada com uma profundidade de imersão consideravelmente inferior (60 mm) à do primeiro modelo, resultando ainda em uma superfície mais estável e em menor entranhamento da fase sobrenadante. Além disto, a carga térmica nas paredes da pele solidificada foi menos intensa quando se utilizou o segundo modelo de SEN. Para ambos os modelos de SEN a oscilação superficial é superior à obtida no modelo tradicional que é alimentado com válvula do tipo tubular. Os testes que avaliaram a taxa de remoção de inclusões mostraram também que estas novas válvulas são mais eficientes na limpidez do aço. Em relação às propriedades físicas dos fluidos usados na simulação do comportamento interfacial metal/escória, verificou-se que a diminuição da viscosidade e o aumento da velocidade de lingotamento também resultam em queda na estabilidade interfacial. A diferença de densidade entre os fluidos também apresenta grande influência sobre o comportamento interfacial.