Quantificação da remoção de inclusões através do balanço mássico em um distribuidor de lingotamento contínuo de aços longos

Abstract

As inclusões não metálicas são decorrentes do processo de fabricação do aço, desta forma, o estudo do tamanho e distribuição das inclusões no aço líquido é essencial para aprimorar o grau de limpidez e por consequência, a qualidade dos aços. Com o intuito de otimizar processos e a qualidade dos aços na indústria siderúrgica é necessário o estudo das inclusões óxidas e das interações destas com a escória durante o processo de lingotamento contínuo de aços. Modelos físicos são amplamente utilizados, pois estudos na planta são inviabilizados pelo custo e pelo risco de segurança em função das altas temperaturas. O objetivo deste trabalho é avaliar a remoção de inclusões por meio da quantificação de inclusões através do balanço mássico de inclusões passantes e não passantes pelo veio de um distribuidor de lingotamento contínuo de aços longos. Os resultados médios dos ensaios demonstraram que, para uma configuração em regime permanente, em função das velocidades de lingotamento de 0,69 m/min; 0,77 m/min e 0,86 m/min, obteve-se os valores médios de 0,99%; 0,90% e 0,45% de inclusões passantes para o veio lateral e 0,31%, 0,21% e 0,11% de inclusões passantes para o veio central, para as respectivas velocidades mencionadas. De acordo com os resultados gerais, em função das velocidades de lingotamento de 0,69 m/min; 0,77 m/min e 0,86 m/min, o resultado médio total para os ensaios foi de 0,65%; 0,55% e 0,28% de inclusões passantes pelo veio, respectivamente, o que é favorável para remoção de inclusões. Na faixa de até 250 µm de diâmetro da partícula, o fluxo da partícula satisfaz a lei de Stokes, já para a faixa de diâmetro de 500 µm da partícula, o fluxo da partícula satisfaz o adimensional de Reynolds, onde houve maior evidência de forças de inércia e maior percentual de partículas passantes para essa faixa.

Non-metallic inclusions are a result of the steelmaking process, so studying the size and distribution of inclusions in liquid steel is essential for improving the degree of clarity and, consequently, the quality of steel. In order to optimize processes and steel quality in the steel industry, it is necessary to study oxide inclusions and their interactions with slag during the continuous casting process. Physical models are widely used, as in-plant studies are unfeasible due to the cost and safety risks posed by the high temperatures. The aim of this work is to evaluate the removal of inclusions by quantifying inclusions through the mass balance of inclusions passing and not passing through the shaft of a long steel continuous casting distributor. The average results of the tests showed that, for a configuration in permanent regime, as a function of the casting speeds of 0.69 m/min, 0.77 m/min and 0.86 m/min, the average values of 0.99%, 0.90% and 0.45% of inclusions passing through the side shaft and 0.31%, 0.21% and 0.11% of inclusions passing through the central shaft were obtained for the respective speeds mentioned. According to the general results, at casting speeds of 0.69 m/min, 0.77 m/min and 0.86 m/min, the total average result for the tests was 0.65%, 0.55% and 0.28% of inclusions passing through the shaft, respectively, which is favorable for removing inclusions. In the range up to 250 µm particle diameter, the particle flow satisfies Stokes' law, while for the 500 µm particle diameter range, the particle flow satisfies Reynolds' dimensionless, where there was greater evidence of inertial forces and a higher percentage of particles passing through this range.