A influência da assimetria de fluxo no desgaste de refratário na câmara de vácuo de um reator RH.

Abstract

A obstrução de bicos de injeção de argônio, na perna de subida, é um fenômeno recorrente em um reator RH e pode provocar uma distribuição assimétrica do fluxo de aço, tanto na perna de subida como na região inferior da câmara de vácuo. Esta anomalia do fluxo de aço pode alterar as taxas de recirculação e de projeção de gotas de aço contra as paredes da câmara de vácuo, além de afetar o perfil de desgaste da estrutura refratária da porção inferior da câmara de vácuo. Logo, é importante compreender os efeitos da obstrução dos bicos do anel de injeção de argônio sobre o comportamento fluidodinâmico do aço entre o RH e a panela de refino secundário e seu efeito sobre a tendência de degradação do revestimento refratário do aparelho de desgaseificação. Neste estudo, foram avaliados os efeitos da obstrução de bicos em um reator RH sobre a taxa de circulação de líquido, tensão de cisalhamento nas paredes, perfis de velocidade e padrão de fluxo. Além disso, foi avaliada a tendência ao desgaste de refratários na câmara de vácuo por meio de modelo físico e simulação matemática. Quatro condições foram estudadas para diferentes vazões de gás: sem obstrução, obstrução simétrica de 8 bicos e duas obstruções assimétricas, de 4 e 8 bicos. Observou-se boa concordância entre os resultados dos modelos físico e matemático. A taxa de circulação apresentou queda significativa nos casos de obstruções assimétricas, se comparadas à condição de não obstrução. Quanto ao desvio do padrão de fluxo, nos casos de obstruções assimétricas, percebeu-se fluxo assimétrico na região inferior da câmara de vácuo, o que resultou em desgaste preferencial em um dos lados da câmara nos experimentos físicos. A análise da tensão de cisalhamento nas paredes da câmara de vácuo via modelo fluidodinâmico também indica desgaste preferencial. Quando confrontados, resultados de taxa de desgaste na simulação física e de tensão de cisalhamento no modelamento matemático, apresentaram boa correlação.