60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Considerando o fluxo de produção de uma usina integrada, o aço é transferido de um recipiente para o outro na sua forma líquida seguindo as etapas: vazamento do convertedor LD para a panela; refino secundário na própria panela; transferência para o distribuidor e vazamento no molde da máquina de lingotamento contínuo, onde o aço solidificará na forma de tarugos, blocos ou placas. Com isso, é muito importante o conhecimento do comportamento do fluxo de aço dentro desses recipientes, uma vez que ocorre a formação de um fenômeno hidrodinâmico, permitindo a passagem de escória no vazamento do aço. Esse fenômeno é denominado vórtice. Esse arraste de escória contamina o produto final com inclusões não-metálicas, comprometendo de forma significativa as propriedades físicas e mecânicas deste aço. Para evitar essa passagem, uma técnica muito usual é a interrupção prematura do vazamento. No entanto, essa interrupção gera um outro grande problema que é a quantidade residual de aço no recipiente, aumentado o custo de produção. No caso da panela, as perdas pela má prevenção dessa passagem de escória pelo vórtice podem ser de 5 a 15 toneladas de aço para cada esvaziamento. Para o convertedor e para o distribuidor, essas perdas podem variar de 1 a 3 e 10 a 20 toneladas, respectivamente.

METODOLOGIA:

Para o estudo desse fenômeno, foi utilizado neste projeto um modelo físico, em escala, construído em acrílico e usando água para simular o aço, pois as viscosidades cinemáticas destes fluidos e as linhas de fluxo são comparáveis, tornando-se assim um fluido adequado para modelar o aço líquido. Foi usado também um óleo de lingotamento com o objetivo de simular a escória, e assim com o sistema bifásico água – óleo, foram simulados aço e escória. Através deste estudo, foi analisada a altura e a área correspondente ao vórtice para variáveis como: tempo de repouso do sistema e vazão de drenagem. Quanto mais baixos forem esses valores, área e altura, infere-se um maior aproveitamento do aço.

RESULTADOS:

A partir dos resultados, pode-se concluir que as diferentes vazões utilizadas (50, 60, 70 e 80 l/min) não alteraram a altura de formação do vórtice. Em relação ao tempo de espera, concluiu-se que abaixo de 25 minutos, ocorre a formação do vórtice, e acima de 25 minutos ocorre o dreno. Além disso, a variação dos tempos de espera abaixo de 25 minutos não alterou a altura de formação do vórtice. Na porcentagem da área ocupada pelo vórtice, também não ocorreram mudanças significativas quando mudou-se a vazão de drenagem da panela e quando alterou-se o tempo de espera. No sistema bifásico água – óleo, apenas para o tempo de espera de 5 minutos ocorreu a formação do vórtice. Para os outros tempos de espera, ocorreu a formação do dreno. Assim, o volume de óleo que passou no vórtice, tanto para 60 l/min quanto para 80 l/min, foi menor que o volume de óleo que passou com os outros tipos de espera. Em relação as alturas de formação do vórtice, apenas com a vazão de drenagem de 80 l/min, a altura foi maior em comparação com as outras alturas encontradas com os outros tempos de espera.

CONCLUSÕES:

Quando se analisa os sistemas usados, percebe-se que a utilização de óleo, proporcionou uma formação hidrodinâmica do tipo dreno, para a maioria das variáveis utilizadas. Vários dos resultados obtidos no presente estudo contradizem estudos anteriores, abordados na literatura consultada. A diferença pode estar associada à metodologia empregada. No presente estudo, o sistema automático de controle da vazão de drenagem permite reproduzir mais adequadamente o processo industrial. Nos estudos anteriores, essa vazão não era controlada e variava durante o ensaio. Mais ensaios estão sendo conduzidos para verificar a hipótese de que a diferença nos resultados se deve à diferença de metodologias de ensaio.

Instituição de fomento: CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Panela, Vórtice

E-mail para contato: vraslan@hotmail.com