Influência da alteração do layout do pote de zinco no arraste de Dross no material galvanizado a quente

• Autor(a) principal: Ronaldo Rodrigues Vieira
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/46712; https://orcid.org/0000-0001-6077-8701
• topic: Simulação computacional; Modelo matemático; Galvanização a quente; Dross; Engenharia metalúrgica; Metalurgia extrativa; Modelos matemáticos; Galvanização

A produção de aços galvanizados por imersão a quente tem cada vez mais requerido conhecimentos aprofundados sobre os fenômenos envolvidos na interação da tira de aço em movimento com o banho de zinco fundido. Um dos maiores desafios é o controle do defeito proveniente do arrasto de dross pela tira em processo. O dross é a combinação do Fe cedido pela tira para o banho de galvanização e os elementos do banho de metal fundido composto por 99,8% de Zn e 0,2% de Al. Alguns estudos envolvendo simulação matemática e física têm sido desenvolvidos para melhor entendimento dos fenômenos envolvidos neste processo. Entretanto, há muitas configurações de layouts e dimensões de potes de galvanização diferentes e nem todas estas configurações e geometrias de potes de galvanização foram estudadas. No presente trabalho foram propostas e testadas 4 condições, listadas a seguir, a fim de se verificar a influência da alteração do layout do pote de zinco no arraste de dross no material galvanizado a quente. Estas condições ainda não exploradas em outros estudos e que ocorrem no interior do pote de galvanização durante o processo produtivo e que têm efeitos sobre a formação de dross e arraste destas partículas pela tira de aço em processo. As quatro condições são: 1) o efeito da posição dos indutores elétricos de aquecimento e manutenção da temperatura do banho de galvanização sobre o destino das partículas de dross geradas na “zona v”, região compreendida entre a parte da tira que entra e a tira que sai do pote; 2) os efeitos da inversão da posição dos rolos estabilizadores também sobre o destino das partículas de dross geradas na “zona v”; 3) o efeito que possui a profundidade do snout dentro do banho de zinco sobre o destino das partículas de dross geradas na “zona v”; 4) o efeito da profundidade de imersão do lingote de zinco para fusão, durante o abastecimento do pote, sobre as partículas de dross precipitadas pelo resfriamento local durante a fusão. O efeito da alteração dessas condições foi também avaliado através de modelo matemático com a utilização do software ANSYS FLUENT, que por sua vez teve o seu perfil das velocidades validado em um modelo físico a frio. Nos resultados foram vistos que para a condição 1, dependendo da posição do indutor utilizada, as partículas de dross podem ser aderidas à tira de forma mais facilitada em determinadas regiões do banho, no caso de indutores frontais a tira, e, ainda, podem ser direcionadas para o snout de forma mais intensa, no caso de indutores laterais. Para a condição 2, notadamente, o número de partículas de dross incidentes na face superior da tira é menor que na posição original de projeto, quando se tem a inversão dos rolos estabilizadores. Para a condição 3, observou-se também que profundidade que o snout penetra no banho também tem efeitos importantes sobre o destino de partículas de dross precipitadas na “zona v”, sendo que quanto mais profundo, mais partículas são arrastadas pela tira. Para a condição 4, a partir dos resultados obtidos, ficou evidente que a profundidade de imersão do lingote para fusão possui grande influência no destino das partículas de dross precipitadas durante o resfriamento local do banho na frente de fusão do lingote, sendo que quanto mais profundo, mais partículas se espalham pelo banho de zinco e encontram a tira. As condições 3 e 4 também foram testadas em escala industrial e tiveram resultados coerentes com os encontrados nas simulações computacionais. Com os resultados obtidos neste trabalho fica evidente que as condições da configuração de layout do pote de galvanização contribuem significativamente com as ocorrências de arraste de dross e que alteração nestas condições pode alterar, reduzir ou intensificar estas ocorrências.