Modelamento físico de uma panela siderúrgica não cilíndrica agitada com gás

Abstract

Utilizando um modelo físico de uma panela siderúrgica agitada com gás, de base elíptica e escala reduzida, foram realizados estudos para verificar a influência de diversas variáveis operacionais na otimização dos processos de mistura, fenômenos de emulsificação, e comportamento da abertura do olho da coluna de bolhas durante a agitação do aço líquido. Para esses estudos foram utilizados água e querosene como simuladores do aço e escória industrial, respectivamente. Os tempos de mistura foram determinados por medidas de condutividade. O escoamento do líquido foi caracterizado por meio da técnica PIV (velocimetria por imagem de partícula) e dispersão de traçador. Ambos experimentos, assim como os fenômenos de emulsificação e abertura do olho da coluna de bolhas, foram registrados por uma câmera de vídeo. Os resultados experimentais mostram que os tempos de mistura diminuem com o aumento da vazão de gás, porém aumentam na presença de uma camada de escória. Das configurações testadas, os menores tempos de mistura foram obtidos para uma adição do traçador (ou liga) no olho da coluna de bolhas e uma posição de injeção de gás a meio raio. Os fenômenos de emulsificação aumentam com o aumento da vazão de gás, com o deslocamento da posição de injeção de gás desde a parede para o centro da panela e com o aumento da camada de escória. A abertura do olho da coluna de bolhas cresce linearmente com o aumento da vazão de gás e diminui com o aumento da camada de escória. As correlações empíricas encontradas na literatura prevêm satisfatoriamente os resultados experimentais do modelo físico.

Utilized gas stirring ladle cold model, elliptic shape and reduced scale, were carried out study for verify effects of operational variables in optimization process mixing, emulsification phenomena, behavior exposed eye of the bubble column or plume and removal inclusions during stirring steel liquid. For these study were utilized water and kerosene how simulators steel and slag industrial. The mixing time was measured by an electrical conductivity method. Fluid flow characterization were realized through PIV (particle image velocimetry) technique and tracer dispersion experiments. This is experiments as well as behavior emulsification and aperture eye of the bubble column or plume were registered by the video recordings. Experimental results show decreases mixing time with increment gas flow rate however, increment in presence of slag layer covered the bath. From the tests configurations, is low mixing time were obtained for location addition tracer (or alloy) in eye of the bubble column or plume and half radius gas position injection. This emulsification phenomena increment considerably with gas flow rate, as gas position injection is moved from the wall ladle to center and increment slag layer thickness. The aperture eye of the bubble column or plume increases linearly with increment gas flow rate and decrease with increment slag layer thickness. Empirical correlations in literature agreement satisfactory the experimental result of physical model.