Physical and numerical simulations of the rotary continuous casting process

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um simulador físico estático do processo de lingotamento contínuo rotativo, como parte de uma metodologia experimental auxiliada por um modelo matemático para a determinação de coeficientes transitórios globais de transferência de calor metal/molde ao longo da solidificação. Através desta metodologia, investigou-se a influência da formação do gap de ar entre as paredes do molde e o metal, na cinética total do processo. O simulador fisico foi construído na mesma escala do processo industrial e constitui-se de um trecho de um equipamento de lingotamento contínuo rotativo Properzi. O simulador é equipado com um sistema de refrigeração à água por bicos pulverizadores, canal de vazamento e termopares acoplados a um sistema de aquisição de dados, onde foram realizados experimentos com ligas utilizadas na indústria de condutores elétricos de alumínio. Para a determinação dos coeficientes transitórios de transferência de calor, após o mapeamento experimental das temperaturas, empregou-se o método de comparação teórico-experimental de perfis térmicos (método IHCP) através de um modelo numérico baseado na técnica de diferenças finitas, aplicada em um volume de controle do sistema experimental. Os resultados obtidos demonstraram consistência da metodologia, permitindo a caracterização destes coeficientes e com isso a possibilidade de se prever a evolução da solidificação em processos industriaisThe present study describes the development of a static experimental set-up representing the solidification system of a Rotary Continuous Caster, as part of a metholology, which connected to a numerical model permits to determine transient global metal/mold heat transfer coefficients along solidification. By using this methodology the influence of air gap formation between mold walls and metal surface on process kinetics has been investigated . The static simulator has the same escale of an industrial caster and is constituted of a Properzi copper wheel sector, equipped with a spray cooling system, a pouring system and a thermocouple arrangement connected to a data aquisition system. Experiments were performed using aluminum alloys of the electrical conductors industry. The heat transfer coefficients were obtained by using a method base don com pari sons of numerically calculated and experimental thermal profiles (lHCP method). The used numerical model is based on a finite difference technique and applied on a control volume from the experimental system. The results have shown that the used methodology is consistent, permitting the characterization of metal/mold heat transfer coefficients and as a consequence, to predict the solidification evolution in industrial processe