Modelo AcopladoModelo Acopladode Escoamento e Solidificação do aço no de Escoamento e Solidificação do aço no MoldeMolde do LC do LC

(Lingotamento Contínuo)(Lingotamento Contínuo)

Autores: Márcio Dorneles de MelloAlexandre L. R. Nunes

Orientadores:

Prof. Dr-Ing. Antônio C. F. VilelaProf. Dr. Jaime A. Spim Jr.

Dr. Leonardo B. Trindade

IntroduçãoIntrodução

O Lingotamento Contínuo vertical de aços é um processo

de produção do aço na qual uma panela transfere o aço

líquido a um distribuidor que, simultaneamente, alimenta o

molde onde inicia-se a solidificação.

800

Comprimento;

[ Medidas em mm ]

Material – cobre;

Válvula submersa;

90

Seção;

240

680

Escoamento do aço.

120

A solidificação do aço é fundamentalmente influenciada por 3 fenômenos:

Modelo de Solidificação

Modelo de Escoamento

transferência de calor (flux); escoamento de fluidos no interior da cavidade do molde; solidificação.

Modelo Acoplado

O trabalho objetiva ACOPLAR os Modelos de Solidificação e de Escoamento do aço para se ter um valor mais próximo da realidade.

ObjetivoObjetivo

• TL - 1520 ºC;

• Propriedades físicas do aço;

Condições

INALC CFX 4.4Softwares Utilizados

Malha e Geometria2D e Molde Reto 3D e Molde Curvo

Método NuméricoDiferenças Finitas com analogia à circuitos elétricos

Volumes Finitos

RegimeEstacionário Turbulento e transiente

Diferenças entre os Modelos

Modelo de Solidificação Modelo de Escoamento

• Velocidades de Vazamentos (Vv) - 0,6 e 1,2 [ m/min ];

• Temperaturas de Vazamento (Tv) - 1540 e 1620 [ ºC ].

Vv 0,6 m/min Vv 1,2 m/min

Isotermas do Modelo de Solidificação [ ºC ]

Isotermas do Modelo de Solidificação [ ºC ]

Tv 1540 ºC Tv 1620 ºC

Velocidade de Lingotamento Velocidade de Lingotamento constante em 0,6 m/minconstante em 0,6 m/min

Temperatura de Vazamento Temperatura de Vazamento constante em 1560ºCconstante em 1560ºC

Velocidade de Lingotamento Velocidade de Lingotamento constante em 0,6 m/minconstante em 0,6 m/min

Tv 1540ºC

Tv 1620ºC

Temperatura de Vazamento Temperatura de Vazamento constante em 1560ºCconstante em 1560ºC

Vv 0,6 m/min

Vv 1,2 m/min

Na prática o processo de solidificação do aço

também é influenciado pelo escoamento do aço no

interior da cavidade do molde.

O Modelo de Solidificação usou inicialmente um

campo de temperatura uniforme.

Acoplamento dos ModelosAcoplamento dos Modelosde Escoamento e Solidificaçãode Escoamento e Solidificação

O Modelo Acoplado consiste em aplicar um perfil de temperatura,

calculado pelo Modelo de Escoamento, como condição de contorno

para o Modelo de Solidificação. PERFIL DE TEMPERATURA NA

SUPERFÍCIE DO MOLDE

Devido a não equivalência das

malhas, foi utilizada uma função

de interpolação baseada na

Distância Euclidiana.

Distância EuclidianaDistância Euclidiana

Para cada ponto desconhecido, o valor de temperatura é dado pela média

ponderada das n distâncias mais próximas do ponto em questão.

Isotermas com temperatura deIsotermas com temperatura devazamento constante de 1560ºCvazamento constante de 1560ºC

Isotermas 1520ºC Isotermas 1542,65ºC

----- Escoamento ----- Solidificação ----- Acoplado Vv 0,6 m/min Vv 1,2 m/min Vv 0,6 m/min Vv 1,2 m/min

Isotermas com velocidade deIsotermas com velocidade delingotamento constante de 0,6 m/minlingotamento constante de 0,6 m/min

Isotermas 1520ºC Isotermas 1536,72ºC

----- Escoamento ----- Solidificação ----- Acoplado Tv 1540ºC Tv 1620ºC Tv 1540ºC Tv 1620ºC

Considerações FinaisConsiderações Finais

A metodologia desenvolvida mostrou-se satisfatória para o acoplamento dos Modelos, tendo em vista que, o Modelo Acoplado, reproduziu de maneira mais satisfatória os fenômenos previstos, representando, de maneira mais real, a distribuição dos perfis de temperatura do aço no molde.

Próximos EstudosPróximos Estudos

Estudar outros procedimentos de acoplamento entre os Modelos de Escoamento e de Solidificação do aço como, por exemplo, o coeficiente de transferência de calor;

Levantar dados experimentais na indústria que possibilitem validar os Modelos em questão.

Modelo AcopladoModelo Acopladode Escoamento e Solidificade Escoamento e Solidificaçãção do ao do açço no o no MoldeMolde do LC do LC

(Lingotamento Cont(Lingotamento Contíínuo)nuo)

Autores: Márcio Dorneles de MelloAlexandre L. R. Nunes

Orientadores:

Prof. Dr-Ing. Antônio C. F. VilelaProf. Dr. Jaime A. Spim Jr.

Dr. Leonardo B. Trindade

AgradecimentosAgradecimentos