Estudo do mecanismo de clogging na região da válvula tampão empregando CFD

Abstract

A deposição de inclusões (clogging) na válvula submersa e na válvula tampão do distribuidor é um problema que pode ocorrer em todas as aciarias, provocando a interrupção de veios, desestabilização da operação e aumento nos custos. Este trabalho pretende avaliar a influência do escoamento do aço líquido na deposição de inclusões de alumina na válvula tampão. Para isso, é empregado um modelo fluidodinâmico computacional para caracterizar o escoamento do aço na região da válvula tampão. Para o cálculo foi construída uma geometria tridimensional da região próxima à sede. A solução do escoamento e a previsão da deposição de inclusões foram implementadas usando uma formulação euleriana e o modelo lagrangeano, respectivamente. São avaliadas diferentes aberturas da válvula para visualizar o comportamento do aço e relacioná-lo à taxa de deposição de inclusões. Consegue-se observar que ocorre uma recirculação na ponta do tampão e que está relacionada com a abertura da válvula. Observa-se que, quanto maior a abertura da válvula, menor é a taxa de deposição de inclusões.

Inclusions deposition on stopper rod and submerged entry nozzle is a problem which may occur in every steel plant, leading to casting interruption, operational instabilities and increase in costs. This paper seeks to analyze the influence of molten steel flow pattern on alumina inclusions deposition at stopper rod. A computational fluid dynamical model is employed in order to characterize the flow in that region. A 3–dimensionalgeometry of the nozzle region was built. Molten steel flow and inclusions deposition are computed through eulerian and lagrangian approaches, accordingly. Different nozzle openings are evaluated in order to visualize the steel flow and to relate alumina deposition rate with it. The results show that there is a recirculation that occurs in the stopper rod tip and it is related to the nozzle openings. It is seen that larger nozzle openings tends to lower the inclusions deposition rate.