Modelamento f?sico e matem?tico do fluxo no Interior de um molde de lingotamento cont?nuo de Beam Blank alimentado com duas v?lvulas submersas tubulares.

Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia de Materiais. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.O controle do fluxo de a?o ? de extrema import?ncia para o processo de lingotamento cont?nuo de beam blank, pois influencia a taxa de flota??o de inclus?es n?o-met?licas; os mecanismos de forma??o e crescimento da casca solidificada e a efici?ncia de lubrifica??o das paredes do molde. Um fluxo inadequado de a?o no interior do molde pode gerar defeitos que resultam no sucateamento do lingote ou redu??o do ritmo de produ??o. Para elucidar os par?metros que interferem no fluxo de a?o, foram realizados modelamentos f?sico e matem?tico do fluxo de fluido no interior de um molde de lingotamento cont?nuo de beam blank alimentado com duas v?lvulas tubulares, avaliando a influ?ncia da velocidade de lingotamento, da profundidade de imers?o e do di?metro das v?lvulas submersas. Para o modelamento matem?tico utilizou-se o software CFX 15.0. A t?cnica PIV foi utilizada para obter informa??es quantitativas e qualitativas do fluxo. Os resultados das simula??es matem?ticas mostraram boa concord?ncia com os resultados do modelamento f?sico, portanto, o modelo matem?tico foi capaz de descrever as caracter?sticas do fluxo no interior do molde de lingotamento cont?nuo de beam blank. A an?lise do perfil de velocidades do l?quido, no interior do molde de beam blank, revelou a exist?ncia de seis v?rtices, dois na regi?o da alma e dois em cada flange do molde, sendo que este padr?o de fluxo (quantidade e posi??o dos v?rtices) n?o sofreu modifica??es quanto ?s vari?veis analisadas. O jato de l?quido proveniente da SEN se espalha mais rapidamente para a ponta dos flanges e lentamente pela alma, o que pode acarretar na solidifica??o irregular da pele ao longo da se??o transversal. O aumento da vaz?o de fluido implica em aumento da profundidade de penetra??o do jato de l?quido, sendo que este excede o comprimento real do molde (0,8m) para a vaz?o de 150l/min (equivalente ? velocidade de lingotamento de 1,2m/min). Para uma SEN com di?metro interno de 34,6mm, observou-se que o menisco ? est?vel, isto ?, possui baixa intensidade de flutua??o (aprox. 0,22mm) e esta n?o ? afetada significativamente pela varia??o da velocidade de lingotamento e da profundidade de imers?o da SEN. A partir destes resultados, sugere-se profundidade de imers?o igual a 75mm e velocidade de lingotamento m?xima de 1m/min.The steel flow control is very important to the continuous casting of beam blank, since it influences the inclusions removal, the development of solidified shell and its lubrication. Inadequate flow can generate defects that result in the scrapping of the ingot or reduced production rhythm. In this work techniques of physical and mathematical modeling have been applied in order to elucidate the influence of parameters such as casting speed, the immersion depth and SEN inner diameter on the fluid flow inside a beam blank continuous casting mold fed with two straight through tubular type nozzles. The CFX 15.0 software was used for the mathematical modeling and the PIV technique was used to obtain quantitative and qualitative flow information. Results from mathematical and physical simulations were in good agreement; therefore the mathematical model was able to describe the flow characteristics inside the mold. The velocity profile analysis revealed the existence of six vortices in the mold, two at the web region and two at each flange, and this overall flow pattern (number and location of the vortices) does not change with process variables. The outcoming SEN fluid jet quickly spreads itself to the flange edge and slowly to the web. This can lead to irregular shell solidification over the cross section. Increasing the fluid flow rate results in an increasing jet penetration depth. For flow rate of 150L/min (equivalent to the casting speed of 1.2m/min) the latter can exceed the actual length of the mold (0.8m). For a SEN with inner diameter of 34.6mm, it was observed that the meniscus is stable, that is, it shows a low intensity of fluctuation (approx. 0.22mm); this intensity of oscillation is not significantly affected by either casting speed or SEN immersion depth. From these results, it is suggested an immersion depth equal to 75mm and a maximum casting speed of 1 m/min