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Título: Modelamento físico e simulação computacional da drenagem de um reator BOF.
Autor(es): Galante, Gustavo Santos
Orientador(es): Peixoto, Johne Jesus Mol
Membros da banca: Peixoto, Johne Jesus Mol
Silva, Heric Henrique Souza e
Silva, Antonio Marlon Barros
Palavras-chave: Modelagem física
Simulação - computadores
Basic Oxygen Furnance
Aço - drenagem
Data do documento: 2019
Referência: GALANTE, Gustavo Santos. Modelamento físico e simulação computacional da drenagem de um reator BOF. 2019. 70 f. Monografia (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Resumo: Com o aumento da importância da qualidade do aço, o procedimento de transferência de reator para reator na cadeia de refino ganhou grande visibilidade. Durante o processo de transferência do reator BOF (Basic Oxygen Furnance) ou entre panelas a formação de escoamentos do tipo vórtice e do tipo dreno provoca o arraste de escória que resulta em contaminação do aço e refinos posteriores são necessários para se atingir as exigências de qualidade, aumentando assim os custos de produção. Diante deste fato, encontram-se na literatura muitos estudos relacionados a dispositivos que inibem ou retardam o desenvolvimento dos escoamentos citados e métodos de previsão da altura de formação destes escoamentos, a maioria sobre drenagem de panelas. O objetivo do presente trabalho foi criar uma simulação computacional que descreva a drenagem de reator BOF em escala e sua validação através de comparação com resultados de modelamento físico em modelo de acrílico em escala 1:15. A simulação computacional foi conduzida no software CFX 19.1 (Ansys®), utilizando os softwares internos do Ansys para confeccionar a geometria, malha e setup. As simulações matemáticas foram realizadas em regime transiente e os experimentos de modelagem física foram realizados apenas em metade do modelo do reator BOF com basculamento para simular o processo de drenagem do reator. Foram conduzidos experimentos utilizando detecção de formação de vórtice via detecção visual, curva de drenagem por gravimetria e utilização de óleos para simular a influência de fluido sobrenadante. Obteve-se ao final uma simulação que descreveu, com boa correlação, os fenômenos físicos presentes no basculamento de um reator BOF para simulações bifásicas (água/ar) e trifásicas com a presença de querosene para simular a escória. Foi possível identificar com a metodologia visual e gravimétrica os tempos de início de arraste de segunda fase para todas as simulações físicas e computacional para testes sem óleo e com querosene. Observou-se por fim uma tendência ao aumento do tempo de início de dreno, ou seja, diminuição da altura do fenômeno, quando se aumentava a viscosidade da fase sobrenadante.
Resumo em outra língua: With the increasing importance of steel quality, the reactor to reactor transfer process in the refining chain has gained great visibility. During the process of transferring the BOF (Basic Oxygen Furnance) reactor or between ladles, the formation of vortex and drain type flows causes slag drag which results in steel contamination and further refining is required to meet quality requirements thus increasing production costs. Given this fact, there are many studies in the literature related to devices that inhibit or retard the development of the cited flows and methods of predicting the height of formation of these flows, mostly on drainage of pots. The objective of the present work was to create a computational simulation that describes the scaled BOF reactor drainage and its validation through comparison with physical modeling results in a 1:15 scale acrylic model. The computational simulation was conducted using CFX 19.1 (Ansys®) software, using Ansys internal software to create geometry, mesh and setup. The simulations were performed in transient regimeand the physical modeling experiments were performed in only half of the tipped BOF reactor model to simulate the reactor drainage process. Experiments were conducted using vortex formation detection via visual detection, gravity drainage curve and use of oils to simulate the influence of supernatant fluid. At the end, we obtained a simulation that described, with good correlation, the physical phenomena present in the tilting of a BOF reactor for biphasic (water / air) and triphasic simulations with the presence of kerosene to simulate the slag. It was possible to identify with the visual and gravimetric methodologies the drain start times for all physical and computational simulations for oil-free and kerosene tests. Finally, there was a tendency to increase the drain start time, that is, to decrease the height of the phenomenon when the viscosity of the supernatant phase was increased.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/2434
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