VALIDAÇÃO DO MODELO DE MISTURA DE AÇOS DO LINGOTAMENTO DE PLACAS APLICADO À LAMINAÇÃO DE CHAPAS GROSSAS

VALIDAÇÃO DO MODELO DE MISTURA DE AÇOS DO LINGOTAMENTO DE PLACAS APLICADO À LAMINAÇÃO DE CHAPAS GROSSAS*

Afranio Marcio Costa1

Carlos Vinicius Domingos de Carvalho1

Fernando Isac de Melo Miranda2

Maik Valentim Venâncio2

Thais de Lima Barreto2

Victor Assis de Souza Santos3

Resumo

No lingotamento contínuo a busca pelo aumento de produtividade tem sido realizada com sequências longas, ou seja, várias corridas e muitas vezes com aços de diferentes composições químicas. Isso resulta na geração de placas de mistura e vários trabalhos buscam entender este processo. Este estudo tem como objetivo validar o modelo matemático de mistura existe no lingotamento da Gerdau Ouro Branco para garantir a correta aplicação da região de mistura, visando atender às especificações dos produtos, norma ASTM A36. Os resultados encontrados nas placas amostradas confirmaram a eficiência do modelo para estimar a zona de mistura. Além disso, para garantir a aplicação dessas placas na norma estudada foi utilizado o modelo de previsibilidade de propriedades mecânicas existente na laminação de chapas grossas. Finalmente, os resultados reais de composição química, limite de escoamento e resistência encontrados nas chapas avaliadas confirmaram as previsões dos modelos e atenderam às especificações do aço. Garantindo assim o aumento de produtividade na Aciaria com qualidade.

Palavras-chave: Modelo de mistura; Lingotamento de placas; Chapas grossas.

SLAB CASTING VALIDATION MIX STEEL APPLY IN PLATE MILL

Abstract

Currently the big challenge for steelworks is the increase the productivity. In continuous caster this is achieve by long sequence with several heats and often with different chemical composition but this promote many intermix slabs. This paper objective is check to the mix mathematical model in the slab continuous caster of Gerdau Ouro Branco to ensure that remove the correct slab mix length to guarantee the product specification. The slabs chemical composition results confirmed that the mix model calculation is correct to estimate the intermix zone.  In addition, to ensure the application of these slabs in the ASTM A36, the plate mill mechanical properties predictability model used. Finally, the chemical composition, yield and resistance limits in the plates evaluated confirmed the models predictions and met the standard specification. Thereby the productivity increase in the Meltshop without compromising the product quality for the customer.

Keywords: Mix model; Slab casting; Plate mill.

1. Engenheiro Metalurgista, Especialista de Aciaria, Ouro Branco, Minas Gerais, Brasil.
2. Estudante de Engenharia Metalúrgica IFMG, Estagiário Universitário, Ouro Branco, Minas Gerais, Brasil.
3. Estudante de Engenharia Metalúrgica UFOP, Estagiário Universitário, Ouro Branco, Minas Gerais, Brasil.

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1 INTRODUÇÃO

O aumento na eficiência de produção do lingotamento continuo de placas exige a produção em sequências longas, várias corridas, sem que seja necessário parar e reiniciar o lingotamento. Assim como uma maior variedade de aços precisam ser produzidos, a mistura de diferentes graus de aço tem se tornado um problema para as siderúrgicas. Os produtores de aço precisam conhecer os pontos exatos de início e fim da região de transição entre aços, para que o corte dessa parte seja efetuado visando garantir as especificações do produto e a satisfação dos clientes.

Na Gerdau Ouro Branco este problema tem se tornado significativo principalmente após a entrada em operação das laminações de planos, produção de bobinas e chapas grossas. Com o aumento do portfólio de produtos nessas linhas, tornou-se necessário a produção de diversos aços com diferentes composições químicas. Como essa produção é realizada em uma máquina de placas, torna-se necessário a realização do “mix steel”, para não afetar o volume total de produção na Aciaria.

O comprimento da faixa de transição entre os aços depende da diferença entre as duas composições químicas. Vários autores[1, 2, 3, 4] dividem essa faixa em duas partes, uma relacionada à mistura no distribuidor e outra no veio.

Segundo Alizadeh et al[2], os parâmetros que influenciam diretamente no comprimento da mistura são:

• Volume de aço líquido remanescente no distribuidor durante a abertura da nova panela;
• Velocidade de lingotamento durante a troca de aço;
• Dimensão do produto lingotado (largura e espessura);
• Taxa de enchimento do distribuidor com o novo aço;
• Geometria e mobiliário interno do distribuidor (barragens, diques, inibidor de turbulência); e
• Composições químicas do aço anterior e posterior a troca de panela.

Em vários trabalhos publicados [1, 2, 3, 4] menciona-se que a maior contribuição do volume de mistura está relacionada com o escoamento do aço no distribuidor. Para diminuir a região de mistura, o escoamento do tipo pistonado deve ser maximizado enquanto o volume morto deve ser minimizado [5, 6]. A figura 1[1] ilustra o fluxo de aço no distribuidor apresentando os diferentes padrões e volumes de escoamento existentes.

[pic 2]

Figura 1. Desenho esquemático do distribuidor mostrando os padrões de fluxo (HUANG, 1996).

Além dos regimes de fluxo do aço dentro do distribuidor, a taxa de enchimento durante a troca de panela é fundamental para otimizar a região de mistura. Goldschmit et al [3] avaliaram diferente condições de alimentação do aço visando maximizar a troca de aço dentro do distribuidor. A figura 2 apresenta as duas condições estudadas.

[pic 3]

[pic 4][pic 5]

 [pic 6]

Figura 2. Diferentes padrões de enchimento do distribuidor: a) taxa enchimento constante; b) taxa de enchimento variável (GOLDSCHIMIT, 2000).

Os resultados encontrados [3] mostram que o padrão de enchimento com taxa variável é mais eficiente para reduzir o volume de mistura gerada no distribuidor.

O efeito da mistura no veio também tem sido estudado[1, 2, 3] e, em geral, pode ser dividido em duas regiões. A primeira está relacionada ao escoamento no molde devido ao fluxo de aço pela válvula submersa e tem uma forte componente turbulenta. A segunda região é regida pela difusão do aço dentro do veio durante o processo de solidificação. Em alguns estudos essa contribuição pode ser desprezada [5, 6].