Modelagem f?sica e computacional do fluxo de a?o em panela com agita??o por g?s inerte, com ?nfase na separa??o de inclus?es.

Devido ao aumento das exig?ncias de qualidades dos a?os, as empresas sider?rgicas t?m melhorado continuamente seus processos e produtos. Os a?os ?clean steel?, s?o exemplos de produtos desenvolvidos para atender a um n?vel superior de qualidade. ?Clean Steel? ou a?o limpo pode significar menor n?mero de impurezas ou residuais (Cu, Sn, por exemplos) e baixos n?veis de inclus?o. A homogeneiza??o do banho, atrav?s da agita??o do a?o l?quido, ? um fator importante durante o processo sider?rgico, j? que a homogeneiza??o t?rmica e da composi??o qu?mica ? um dos requisitos cr?tico do processo. A fim de minimizar os efeitos negativos das inclus?es pode-se melhorar a taxa de remo??o destas durante o refino secund?rio do a?o e/ou modificar a morfologia e composi??o das inclus?es. A remo??o de inclus?es est? relacionada a fen?menos de fluxo. Assim, este trabalho ? baseado em duas abordagens principais: 1 - Estudar o comportamento fluidodin?mico do a?o l?quido em uma panela de aciaria com inje??o de g?s inerte. Modelagem f?sica e matem?tica (CFD) foram empregadas para avaliar a influ?ncia da taxa de inje??o e da distribui??o do g?s, al?m da posi??o do plugue poroso sobre o campo de velocidade. O modelo num?rico ? CFD, foi validado pelas medi??es realizadas via ?Particle Image Velocimetry? (PIV). 2 - A evolu??o do teor de inclus?o de um a?o acalmado ao alum?nio foi avaliada atrav?s das an?lises de TOS e MEV. Como resultado, foi desenvolvido um modelo macrosc?pico para prever a remo??o de inclus?o com base nos mecanismos de Saffman & Turner e de Stokes. Ao final, evidenciou-se a influ?ncia de par?metros operacionais, como vaz?o de g?s injetado e tempo de tratamento, na flota??o de inclus?es n?o met?licas. A condi??o e vaz?o de 33,5 Nm3/h foi mais eficiente na remo??o de inclus?es, e as inclus?es remanescentes eram menores nesta condi??o. Observou-se aumento da homogeneiza??o do banho com a adi??o de mais um plugue poroso, com queda de 9% no tempo de mistura, quando se divide a mesma vaz?o de g?s simetricamente entre os dois plugues. E o modelo matem?tico proposto mostrouse eficiente para descrever esse processo industrial.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