BRPI0615463A2 - método de lingotamento contìnuo de aço - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE LINGOTAMENTO CONTìNUO DE AçO. A presente invenção refere-se a um método de lingotamento contínuo de aço evitando que alumina e outras inclusões não-metálicas tornem-se causas de lascas e bolhas de argónio tornem-se causa da introdução de bolhas de gás e portanto permitindo a produção de uma placa lingotada com qualidades de superfície e interna superiores, isto é, dada ao furo interno 21 de um bocal de imersão 21 uma seção horizontal de forma elíptica ou de forma alongada com uma razão de comprimento D~L~/D~S~ daquele eixo maior D~L~ para o eixo menor D~S~ de 1,2 a 3,8, fazendo a direção do eixo maior substancialmente paralela à direção do lado maior do molde de lingotamento 3, e fazendo a direção de deslizamento do bocal deslizante 1 uma direção perpendicular ao mencionado eixo maior para fornecer o aço fundido ao molde de lingotamento 3. Note que a razão S~1~/S~0~ de uma área de seção S~1~ em uma parte de menor área de seção 23 do furo interno 21 e uma área S~0~ de um orifício de bocal 11 do bocal deslizante 1 é tornado 0,5 a 0,95.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DELINGOTAMENTO CONTÍNUO DE AÇO".
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a um método de Iingotamentocontínuo de aço para produzir estavelmente uma placa Iingotada com quali-dades de superfície e interna superiores.
ANTECEDENTE DA TÉCNICA
Várias tecnologias foram desenvolvidas no passado para estabi-lizar o fluxo de descarga do aço fundido a partir de um bocal de imersão demodo a produzir uma placa Iingotada tendo excelentes qualidades de super-fície e interna. A Japanese Patent Publication (A) n9 2002-301549 descreveum método de Iingotamento contínuo evitando o fenômeno do fluxo unilateraldo aço fundido no molde de Iingotamento pelo ajuste do ângulo entre umbocal deslizante e o plano horizontal formado pelo fluxo de descarga para 80a 90°. A Japanese Patent Publication (A) n9 58-74257 descreve um métodode injeção fazendo do bocal de imersão uma seção transversal e Iingotandoenquanto mantém o fluxo de injeção do orifício de injeção para o molde delingotamento a uma velocidade baixa uniforme do fluxo descendente, A Ja-panese Patent Publication (A) nQ 9-285852 descreve um método de Iingota-mento contínuo fazendo do orifício de descarga com uma forma de fenda edispersando e tornando uniforme o fluxo de aço fundido descarregado a par-tir de um bocal de imersão de modo a produzir uma placa Iingotada livre dedefeitos de superfície e internos.
A Japanese Patent Publication (A) n9 2000-237852 descreve umbocal de imersão fornecido dentro dele com uma fita torcida em forma deuma lâmina rotativa. A Japanese Patent Publication (A) n9 9-225604 descre-ve um método de Iingotamento contínuo introduzindo o gás inerte em umbocal de imersão e controlando-se a pressão interna de modo a evitar a o-corrência de um fluxo prejudicado no fluxo do aço fundido a partir do orifíciode descarga. A Japanese Patent Publication (A) n9 9-108793 descreve ummétodo de Iingotamento contínuo usando um bocal de imersão com o diâ-metro interno da extremidade frontal ampliado comparado com o diâmetrointerno da extremidade base do bocal de imersão.
Entretanto, mesmo com esses métodos, foi ainda difícil estabili-zar o fluxo de aço fundido descarregado no molde de lingotamento. Não foipossível evitar suficientemente os defeitos de superfície chamados de "las-cas" devido a inclusões que ocorrem na superfície da bobina após a Iamina-ção ou defeitos de bolhas chamados de "bolhas de gás" devido ao argôniosoprado a partir do orifício de imersão.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção fornece um método de lingotamento contí-nuo de aço eliminando os problemas acima da técnica anterior pela estabili-zação do fluxo de descarga a partir de um bocal de imersão de modo a evi-tar que a alumina e outras inclusões não-metálicas se tornem causas de las-cas e bolhas de argônio tornando-se causas de bolhas de gás serem intro-duzidas e, portanto, permitindo a produção de uma placa Iingotada superiorem qualidades de superfície e interna.
Os inventores analisaram o fluxo dentro do bocal de imersão demodo a resolver os problemas acima e como resultado obtiveram a desco-berta a seguir e completaram a presente invenção. Isto é, no caso de umtipo convencional de bocal de imersão onde o furo interno do bocal tem umaforma de seção horizontal circular, conforme mostrado na figura 4, fazendo-se o bocal deslizante 1 deslizar, a parte da abertura se tornará prejudicadoem um lado, então um fluxo de redemoinho conduzido na direção do desli-zamento do bocal de deslizamento 1 será formado no bocal de imersão 2.Devido a esse fluxo de redemoinho, a flutuação na taxa de fluxo do aço fun-dido a partir do orifício de descarga do bocal de imersão é aumentada e amaior taxa de fluxo de descarga aumenta.
Foi aprendido que o aumento na maior taxa de fluxo provoca oaumento da profundidade de penetração do fluxo de descarga, então osprodutos da desoxidação da alumina, o pó do lingotamento contínuo, e ou-tras inclusões ou bolhas de argônio sopradas pelo bocal de imersão pene-tram profundamente dentro da placa Iingotada e permanecem lá sem flutua-ção, levando assim a defeitos de superfície em nas folhas finas, fraturandono momento do pressionamento ou da produção de latas, e outros defeitosinternos.
Os inventores descobriram que para evitar esse fluxo de rede-moinho, é eficaz dar ao furo interno do bocal uma forma elíptica ou alongadade seção horizontal ou outra forma plana, fazer a direção desse eixo longosubstancialmente paralela a uma direção do lado maior do molde de Iingo-tamento, e fazer a direção do deslizamento do bocal deslizante uma direçãoperpendicular ao mencionado eixo longo no lingotamento. Reciprocamente,foi aprendido que fazendo-se a direção do eixo longo da forma elíptica etc.substancialmente perpendicular à direção do lado mais longo do molde delingotamento e fazendo a direção de deslizamento do bocal deslizante umadireção paralela ao mencionado eixo longo, o fluxo de redemoinho é ajudadoe a maior taxa de fluxo de descarga é aumentada e tem como resultado oaumento da taxa de ocorrência de defeitos prejudiciais.
O método de lingotamento contínuo de aço da presente inven-ção feito com base nas descobertas acima é um método de lingotamentocontínuo de aço fornecendo metal fundido a partir de um bocal fornecido nofundo de uma panela intermediária através de um bocal de imersão para ointerior de um molde de lingotamento, caracterizado por dar ao furo internodo bocal de imersão uma forma elíptica ou oblonga de seção horizontal, fa-zendo a razão de comprimento DL/Ds do eixo longo Dl e do eixo curto Ds ser1,2 a 3,8 , fazendo a direção daquele eixo longo substancialmente paralelo àdireção do lado longo do molde de lingotamento, e fazendo a direção dedeslizamento do bocal deslizante uma direção perpendicular ao mencionadoeixo longo para fornecer o aço fundido ao molde de lingotamento.
Na invenção acima, é preferível fazer uma razão S1/S0 de umaárea de seção Si a uma parte de área de seção menor do furo interno dobocal de imersão e uma área de seção So de um furo do bocal de desliza-mento de 0,5 a 0,9 , também é preferível fornecer dois orifícios de descarganos dois lados do bocal de imersão na direção do eixo longo de forma queos orifícios de descarga do bocal de imersão descarregam aço fundido nadireção do lado curto que está de frente para o molde de lingotamento e,além disso, é preferível fazer-se a distância entre a superfície externa dolado do eixo menor do bocal de imersão e a parede interna do lado de com-primento longo do molde de Iingotamento pelo menos 50 mm. Além disso,nainvenção acima, é preferível Iingotar o aço fundido enquanto se usa um dis-positivo de agitação eletromagnética para prejudicar a capacidade de fazerredemoinho para o aço no molde de lingotamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista seccional de um, molde de lingotamentofornecido com um bocal de imersão conforme a presente invenção conformevisto por um lado curto.
A figura 2 é uma vista seccional horizontal de um bocal de imer-são conforme a presente invenção.
A figura 3 é uma vista plana de um molde de lingotamento.A figura 4 é uma vista seccional de um molde de lingotamentofornecido com um bocal de imersão convencional conforme visto no ladocurto.
MELHOR FORMA PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO
Abaixo será explicada a melhor forma para execução da presen-te invenção.
A figura 1 é uma vista mostrando a configuração geral de umdispositivo de lingotamento contínuo para trabalhar o método de lingotamen-to contínuo da presente invenção como visto a partir do lado curto da placalingotada, onde 1 indica um bocal deslizante fornecido no fundo de uma pa-nela intermediária não mostrada, 2 é um bocal de imersão conectado ao bo-cal deslizante 1, 3 é um molde de lingotamento no qual o aço fundido é inje-tado, e 4 é uma bobina de agitação eletromagnética que agita o aço fundidono molde de lingotamento. O bocal deslizante 1 tem um furo de bocal 11com uma área seccional S0 e desliza prensada entre uma chapa superior 5 euma chapa inferior 6.
Na presente invenção, um furo interno 21 do bocal de imersão 2é circular no topo, mas tem forma elíptica conforme mostrado na figura 2 nofundo. Uma "forma elíptica" inclui uma forma elíptica estendida. É tambémpossível usar-se uma forma alongada tendo uma parte paralela onde ao la-dos de comprimento curto retangular são substituídos por arcos. A formaelíptica ou a forma alongada tem um eixo maior DL e um eixo menor Ds per-pendicular ao mesmo. O eixo maior DL, conforme mostrado na figura 3, éconsiderado paralelo ou substancialmente paralelo ao lado maior do moldede lingotamento 3. Portanto, o eixo curto Ds é perpendicular ou substancial-mente perpendicular ao lado maior do molde de lingotamento 3. Além disso,o bocal de imersão 2 é fornecido com dois orifícios de descarga 22 nos doislados na direção do eixo maior DL, então os dois orifícios de descarga 22podem descarregar aço fundido na direção do lado menor do moldè de Iingo-tamento 3 que está à sua frente. Além disso, a direção de deslizamento dobocal deslizante 1 é feita uma direção perpendicular ao eixo maior DL, entãoé possível manter baixa a largura na direção do redemoinho no aço fundidodentro do bocal de imersão 2 e fazer o aço fundido fluir ao longo da direçãodo eixo DL e possível para fazer o fluxo de remoinho do aço fundido ocorrerquando realiza o bocal deslizante 1 menor.
No bocal de imersão 2 que tem o furo interno 21 da forma acima,a razão de comprimento DL/Ds do eixo maior Dl para o eixo menor Ds temque ser feita 1,2 a 3,8 logo acima do furo de descarga 22. Com uma razãode comprimento DL/Ds de menos de 1,2 , a ocorrência de um fluxo de rede-moinho na direção do deslizamento do bocal deslizante 1 não pode ser efeti-vamente evitada, enquanto se for maior que 3,8 , o aço fundido não é uni-formemente preenchido na direção da largura da placa Iingotada no bocal deimersão 2 e a taxa de fluxo do aço fundido do orifício de descarga 22 não setornará uniforme.
O bocal de imersão 2 é reduzido na área seccional do furo inter-no 21 do topo para o fundo, mas a razão Si/S0 da área seccional Si da partedireita acima do orifício de descarga 22, isto é, a área seccional Si na menorparte de área seccional 23 do furo interno 21, para a área seccional So dofuro de bocal 11 do bocal deslizante 1 é preferivelmente feita 0,5 a 0,95.Com esta razão Si/S0 menor que 0,5 , o interior do bocal de imersão 2 setornar facilmente preenchido pelo aço fundido no lado de dentro do bocal deimersão torna-se uma pressão negativa, e ocorre a entrada de ar da parte deengrenagem do bocal de imersão 2 e do bocal inferior 6. Como resultado, oAl no aço fundido e o ar reagem e uma grande quantidade de alumina é pro-duzida, então o entupimento do bocal ocorre facilmente e uma operação es-tável não se torna mais possível. Por outro lado, com uma razão S1/S0 demais de 0,95, a planura do furo interno 21 é pequena e a ocorrência dê umfluxo de redemoinho na direção do deslizamento do bocal deslizante 1 den-tro do bocal de imersão 2 não pode ser efetivamente evitado.
Além disso, conforme mostrado na figura 3, a distância S entre asuperfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão 2 e a paredeinterna do lado maior do molde de Iingotamento 3 é preferivelmente feito 50mm ou mais. Se a distância S for menor que 50 mm, uma taxa de fluxo sufi-ciente de aço fundido não pode ser obtida quando se tenta agitar eletromag-neticamente o aço fundido, então inclusões etc. que provocam defeitos desuperfície acabam sendo capturadas.
Além disso, na presente invenção, é possível usar-se uma bobi-na de agitação eletromagnética 4 ou outro dispositivo de agitação eletro-magnética para transmitir capacidade de redemoinho ao aço fundido nomolde de Iingotamento 3 enquanto se lingota. Pela agitação eletromagnéticado aço fundido, é possível evitar-se que inclusões etc. sejam capturadas naplaca Iingotada e produzir-se uma placa Iingotada superior em propriedadesde superfície.
EXEMPLOS
Abaixo, a presente invenção será explicada em detalhes combase nos exemplos.
300 t de aço fundido de aço de carbono ultrabaixo foram produ-zidas por um processo de conversor RH. A temperatura do aço fundido napanela intermediária foi feita 1560 a 1580°C, um bocal de deslizamento dotipo de três camadas e um bocal de imersão foram usados para injetar o açofundido no molde de lingotamento, e uma placa Iingotada de uma espessurade 250 mm e com uma largura de 1200 a 1600 mm foi Iingotada a uma taxade lingotamento de 1,6 a 2,0 mm/min. No lingotamento, o aço fundido foifeito girar por agitação eletromagnética na direção horizontal. A seguir, aplaca Iingotada foi laminada a quente, decapada, laminada a frio, e recozidapor métodos comuns até se obter chapas de aço laminadas a frio com 0,7 a1,2 mm de espessura.
Os resultados do Iingotamento contínuo e dos testes sob váriascondições estão mostrados na Tabela 1. Na Tabela, A1 até A20 são exem-plos da presente invenção, enquanto B1 a B13 são exemplos comparativos.Note que a s notas *1 a *8 na tabela significam o seguinte:Forma seccional horizontal do furo interno do bocal de imersão, mostraa forma da menor posição de área seccional.
"Perpendicular" significa que a direção do eixo maior da seção trans-versal elíptica do bocal de imersão e a direção de deslizamento do bo-cal deslizante são substancialmente perpendiculares, enquanto "parale-lo" significa que a direção do eixo maior da seção transversal elípticado bocal de imersão e a direção de deslizamento do bocal deslizantesão substancialmente paralelas.
"Paralelo" significa que a direção do eixo maior da seção transversalelíptica do bocal de imersão é substancialmente paralela à direção dolado maior do molde de lingotamento, enquanto "perpendicular" signifi-ca que a direção do eixo maior da seção transversal elíptica do bocalde imersão é substancialmente perpendicular à direção do lado maiordo molde de lingotamento.
Si é a menor área de seção do orifício do bocal de imersão, enquantoS0 é a área de seção horizontal do bocal deslizante.Um bocal de "dois furos" fornece aço fundido à direção do lado menordo molde de lingotamento, um bocal "para baixo" o fornece na direçãopara baixo por um orifício único, e um bocal "rachado" é formado na ex-tremidade inferior do bocal e o fornece na direção do fundo de formaque ele se torna paralelo à direção do eixo maior da seção transversalelíptica do bocal de imersão.
A menor distância entre a parede externa do bocal de imersão e a pa-rede interna do lado maior do molde de lingotamento.Taxa de ocorrência de empolamento na chapa de aço laminada a frio.Taxa de ocorrência de empolamento (%) = número de bobinas ondeocorreu empolamento/número total de bobinas investigadas χ 100.Taxa de ocorrência de lascas na chapa de aço laminada a frio. Taxa deocorrência de lascas (%) = comprimento total das lascas (m)/com-primento total das bobinas investigadas χ 100.<table>table see original document page 10</column></row><table><table>table see original document page 11</column></row><table><table>table see original document page 12</column></row><table>Os Exemplos Comparativos B1 e B2 são casos usando bocaisde imersão convencionais de seções transversais circulares. O fluxo de re-demoinho ocorreu nos bocais de imersão, alumina e outras inclusões e bo-lhas de argônio falharam em flutuar suficientemente e acabaram permane-cendo no aço. Como resultado, esses tiveram altas taxas de ocorrência deempolamento e defeitos de superfície.
O Exemplo Comparativo B3 teve uma razão de comprimentoDl/Ds da seção transversal do bocal de 1,1 ou menor que o limite inferior dapresente invenção de 1,2. Por esta razão, novamente um fluxo de redemoi-nho ocorreu dentro do bocal de imersão, então ele teve altas taxas de ocor-rência de empolamento e de defeitos de superfície. O Exemplo ComparativoB4 teve uma razão de comprimento DL/DS de 4,3 ou maior que o limite supe-rior da presente invenção de 3,8. Por esta razão, a taxa de fluxo do aço fun-dido a partir dos orifícios de descarga tornou-se desigual e as taxas de ocor-rência de empolamento e de defeitos de superfície acabaram tornando-semaiores.
Os Exemplos Comparativos B5 e B6 tiveram formas de seçãotransversal do bocal adequadas, mas as direções de deslizamento dos bo-cais deslizantes foram tornadas paralelas à direção do eixo maior da seçãotransversal dos furos internos dos bocais de imersão, então o fluxo de rede-moinho acabou não ocorrendo nos bocais de imersão. Os Exemplos Compa-rativos B7 e B8 acabaram tendo eixos maiores dos furos internos dos bocaisde imersão tornados perpendiculares à direção do lado maior dos moldes delingotamento, então os fluxos de descarga tornaram-se instáveis e inclusõese bolhas foram incorporados. Como resultado, esses acabaram tornando-semaiores em taxas de ocorrência de empolamento e defeitos de superfície.
O Exemplo Comparativo B9 teve uma razão Si/S0 da área deseção Si na parte de menor área de seção do furo interno do bocal de imer-são para a área de seção So do furo do bocal do bocal deslizante menor quea faixa da presente invenção. Por esta razão, ocorreu a entrada de ar daparte da engrenagem do bocal de imersão e do bocal do fundo e como resul-tado uma grande quantidade de alumina foi produzida e acabou ocorrendo oentupimento do bocal. O Exemplo Comparativo B10 teve uma razão S1/S0maior que a faixa da presente invenção. Por esta razão, a ocorrência de umfluxo de redemoinho dentro do bocal de imersão não pode ser efetivamenteevitada, e as taxas de ocorrência de empolamento e de defeitos de superfí-cie acabaram se tornando mais altas.
O Exemplo Comparativo B11 teve uma distância entre a superfí-cie externa do lado do eixo menor do bocal de imersão e a parede interna dolado maior do molde de lingotamento menor que a faixa de 50 mm da pre-sente invenção. Por esta razão, a taxa de fluxo do aço fundido próximo dobocal de imersão caiu e as inclusões e bolhas acabaram sendo capturadaspela placa lingotada, de modo que a ocorrência de empolamento e defeitosde superfície tornou-se maior.
O Exemplo Comparativo B12 forneceu um orifício de descargaúnico virado para baixo para o fundo do bocal de imersão. Além disso, o E-xemplo Comparativo B13 formou uma fenda virada para baixo para o fundodo bocal paralelo à direção do eixo maior do furo interno do bocal de imer-são. Em cada caso, o fluxo de descarga chegou fundo a partir dos meniscos,das inclusões, etc. não foram capazes de flutuar suficientemente e seremseparados, e por esta razão as taxas de ocorrência de empolamento e defei-tos de superfície acabaram tornando-se altas.
Quando comparado com os exemplos comparativos acima, osexemplos da presente invenção mostrados em A1 até A20 têm razões ade-quadas de comprimento DL/DS das seções transversais dos bocais e têmtambém razões de S1/S0 em faixas adequadas, então a ocorrência de fluxosde redemoinho dentro dos bocais de imersão pode ser suprimida. Além dis-so, as direções de deslizamento dos bocais deslizantes e as direções doseixos longos dos furos internos dos bocais de imersão em relação aos eixosmaiores dos moldes de imersão foram adequadas, as direções dos furos dedescarga dos bocais de imersão foram também adequadas, e a distância Sentre as superfícies externas dos bocais de imersão e as paredes internasdos lados maiores dos moldes de Iingotamento foi também suficientementegrande. Por aquela razão, os fluxos de descarga nunca penetraram profun-damente no menisco e as taxas de fluxo do aço fundido próximo aos bocaisde imersão nunca caíram, então as inclusões e bolhas podem ser feitas flu-tuar suficientemente e serem separadas e como resultado as taxas de ocor-rência de empolamento e de falhas de superfície podem ser tornadas 0 ouextremamente pequenas.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
A presente invenção faz a forma da seção horizontal do furo in-terno do bocal de imersão uma forma elíptica ou outra forma plana, torna oeixo maior paralelo ao lado maior do molde de lingotamento, e torna a dire-ção de deslizamento do bocal deslizante uma direção perpendicular ao men-cionado eixo maior, então a largura na direção do redemoinho do aço fundi-do no bocal de imersão é suprimida e o fluxo de redemoinho do aço fundidopode ser tornado pequeno. Além disso, ele otimiza a razão Si/S0 da área daseção Si da menor parte do furo interno do bocal de imersão e a área deseção S0 da parte do furo do bocal deslizante e pode evitar um fluxo de re-demoinho sem provocar o entupimento do bocal devido à entrada de ar nobocal de imersão. Além disso, dois orifícios de descarga são fornecidos nosdois lados do bocal de imersão na direção do eixo maior, então é possívelevitar que o fluxo de descarga do aço fundido penetre profundamente nomenisco. Além disso, a invenção coloca uma distância adequada entre asuperfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão e a superfícieinterna do lado maior do molde de lingotamento, então é possível garantirsuficientemente a taxa de fluxo do aço fundido próxima do bocal de imersãoe lingotar o aço fundido. Além disso, a invenção usa agitação eletromagnéti-ca para fazer o aço fundido fluido, então é possível evitar-se que inclusõesnão,metálicas, etc., sejam capturadas na placa Iingotada e Iingotar uma pla-ca lingotada superior em propriedades de superfície.
Claims (4)
1. Método de Iingotamento contínuo de aço fornecendo aço fun-dido a partir de um bocal deslizante fornecido no fundo de uma panela in-termediária através de um bocal de imersão para o interior de um molde delingotamento, o mencionado método de Iingotamento contínuo de aço carac-terizado por dar a um furo interno do bocal de imersão uma forma na seçãohorizontal de uma forma elíptica tendo a razão S1/S0 de 0,5 a 0,9 onde Si éa área da seção da parte de menor área de seção do furo interno, So é a á-rea de seção do furo do bocal deslizante e fazendo a razão de comprimentoDl/Ds daquele eixo maior Dl para o eixo menor Ds ser 1,2 a 3,8 fazendo adireção daquele eixo maior substancialmente paralela à direção do ladomaior do molde de lingotamento, e fazendo a direção daquele eixo maiorsubstancialmente paralela à direção do lado maior do molde de lingotamen-to, e fazendo a direção de deslizamento do bocal deslizante uma direçãoperpendicular ao mencionado eixo maior para fornecer o aço fundido aomolde de lingotamento.
2. Método de lingotamento contínuo de aço conforme apresen-tado na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dois orifícios de des-carga são fornecidos nos dois lados do bocal de imersão na direção do eixomaior de forma que os orifícios de descarga do bocal de imersão descarre-guem aço fundido na direção do lado menor do molde de lingotamento.
3. Método de lingotamento contínuo de aço conforme apresen-tado em qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato deque a distância entre a superfície externa do lado do eixo menor do bocal deimersão e a parede interna do lado de comprimento maior do molde de lingo-tamento é tornado pelo menos 50 mm.
4. Método de lingotamento contínuo de aço de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1, 3 ou 4, caracterizado pelo uso de um equi-pamento de agitação eletromagnética para transmitir capacidade de fazerredemoinho ao aço no molde de lingotamento durante o lingotamento.
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