Avaliação do efeito da substituição do inibidor de turbulência por barragens e do posicionamento da válvula longa de um distribuidor sobre a remoção de inclusões.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Galante, Gustavo Santos
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/16908
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Avaliação do efeito da substituição do inibidor de turbulência por barragens e do posicionamento da válvula longa de um distribuidor sobre a remoção de inclusões.Equipamentos industriais - distribuidorMetal - lingotamento contínuoSimulação - computadores - modelamento físico - remoção de inclusõesEquipamentos industriais - distribuidor - modificadores de fluxoSimulação computadoresPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.A limpidez do aço é um parâmetro de grande importância para garantir qualidade final do produto e manter a competitividade das empresas perante o mercado. Por outro lado, o distribuidor representa uma das últimas oportunidades para a remoção de inclusões e a utilização, neste equipamento, de modificadores de fluxo tais como: barragens, diques, inibidores de turbulência e cortinas gasosas; dos mais variados formatos visam favorecer a flotação de inclusões. Existe assim, uma busca da associação correta de modificadores associado a um melhor custo benefício e a utilização de simulações físicas e computacionais como ferramentas de análises é um dos recursos mais utilizados atualmente, isto devido às dificuldades operacionais e de custos em se executar testes industriais. Neste contexto, o estudo aqui disposto, teve o objetivo de avaliar os efeitos da substituição do inibidor de turbulência por barragens, sobre o escoamento e remoção de inclusões, via modelamento físico e CFD de um distribuidor de 41,5 t em escala 1:3 por meio da determinação de curvas de distribuição de tempo de residência (DTR), dispersão de corantes, PIV (Particle Image Velocimetry) e remoção de inclusões (partículas poliméricas) injetadas em pulso. Simulações fluidodinâmicas em Ansys CFX também foram utilizadas e a influência da assimetria do jato de entrada sobre a eficiência de remoção de inclusões foi investigada. Observou-se boa concordância entre tempos característicos obtidos por simulações CFD e experimentos no modelo físico. As simulações computacionais de fluxo apresentaram comportamento semelhantes ao observados no modelo físico, sendo possível caracterizar o fluxo quanto a caminhos preferenciais de inclusões, velocidade e características de escoamentos, a partir das simulações CFD. Os resultados demonstram que a substituição do inibidor não trouxe prejuízos ao comportamento do fluxo e, em algumas situações, apresentou valores ligeiramente superiores conforme avaliado pela caracterização de fluxo, curvas DTR e eficiência de remoção de inclusões. Constatou-se que efeitos de curto-circuito e distribuição granulométrica das partículas que simulam as inclusões possuem influência nos resultados de simulação computacional. Por fim espera-se, para as condições assimétricas resultante do desalinhamento do conjunto de válvula longa, um desgaste maior dos diques, diferenças de limpidez entre veios e uma queda na eficiência de remoção de partículas de inclusão menores.Steel cleanness is a parameter of great importance to guarantee the final quality of the product and maintain the competitiveness of companies in the market. On the other hand, the tundish represents one of the last opportunities for the removal of inclusions and the use, in this equipment, of flow modifiers such as: dams, weirs, turbulence inhibitors and gas curtains; of the most varied formats aim to favor the flotation of inclusions. Thus, there is a search for the correct association of modifiers associated with a better cost benefit and the use of physical and computational simulations as analysis tools is one of the most used resources today, this due to the operational and cost difficulties in performing industrial tests. In this context, the study presented here, aimed to evaluate the effects of replacing the turbulence inhibitor by dams, on the flow and removal of inclusions, via physical modeling and CFD of a 41.5 t tundish in 1:3 scale through the determination of residence time distribution curves (DTR), dye dispersion, PIV (Particle Image Velocimetry) and removal of inclusions (polymeric particles) injected in pulse. Fluid dynamic simulations in Ansys CFX were also used and the influence of inlet jet asymmetry on inclusion removal efficiency was investigated. Good agreement was observed between characteristic times obtained by CFD simulations and experiments in the physical model. The computational flow simulations showed similar behavior to those observed in the physical model, making it possible to characterize the flow in terms of preferential inclusion paths, velocity and flow characteristics, based on the CFD simulations. The results demonstrate that the replacement of the inhibitor did not harm the flow behavior, and in some situations, it presented slightly higher values as evaluated by the flow characterization, DTR curves and inclusion removal efficiency. It was found that short-circuit effects and particle size distribution that simulate the inclusions have an influence on the results of the computational simulation. Finally, for the asymmetric conditions resulting from the misalignment of the long valve assembly, greater wear of the dykes, differences in cleaness between strands and a drop in the efficiency of removing smaller inclusion particles are expected.Peixoto, Johne Jesus MolReis, Rafael FernandesPeixoto, Johne Jesus MolSilva, Carlos Antônio daLemos, Leandro RochaReis, Rafael FernandesGalante, Gustavo Santos2023-07-07T19:38:59Z2023-07-07T19:38:59Z2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGALANTE, Gustavo Santos. Avaliação do efeito da substituição do inibidor de turbulência por barragens e do posicionamento da válvula longa de um distribuidor sobre a remoção de inclusões. 2023. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/16908http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 30/06/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2023-07-07T19:39:09Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/16908Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332023-07-07T19:39:09Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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