Análise via modelagem física e matemática da turbulência na interface metal/escória na região do menisco em um molde de lingotamento contínuo de placas.

Abstract

Estudou-se algumas características da turbulência na região do menisco próximo a interface metal/escória em um molde de lingotamento contínuo de placas, por meio de modelagem física e matemática, e como estas são afetadas por mudanças da profundidade de imersão, tipo e angulação do bocal da SEN e velocidade de lingotamento. Foram utilizadas válvulas com diferentes geometrias de porta de saída, uma oval com ângulo de saída de 15 graus e uma quadrada com ângulos de saída de 15 e 25 graus. Água ou solução de água com ZnCl2 simularam o aço; e placas de madeira perfuradas ou óleo de silicone simularam escória sólida e líquida respectivamente. Por meio da técnica PIV e do Ansys Fluent, foram investigados os efeitos daqueles parâmetros sobre a distribuição de velocidades e energia cinética de turbulência na região do menisco. Evidenciou-se por meio da utilização de uma escória de elevada viscosidade os efeitos de frenagem desta sobre o fluxo de aço. Foram observadas discrepâncias entre os valores de velocidade e deformação da camada de escória obtidos nas modelagens física e matemática, as quais podem ser parcialmente explicadas devido às diferentes formas de captação dos resultados. Realizou-se ainda um estudo de fluidos com diferentes propriedades físicas para simular metal e escória, os quais ressaltam a importância de parâmetros como viscosidade, diferença de densidade e tensão interfacial sobre o fenômeno de arraste de escória. Os resultados foram analisados com base em critérios de estabilidade da interface metal/escória disponíveis na literatura e ressaltam o papel do empuxo e tensão interfacial. A fórmula de Harman não parece considerar os efeitos de viscosidade na proporção correta. A fórmula de Kasai produziu resultados coerentes com os experimentos.