BRPI0906712B1

BRPI0906712B1 - Tubo de imersão para lingotamento contínuo

Info

Publication number: BRPI0906712B1
Application number: BRPI0906712-4A
Authority: BR
Inventors: Koji Kido; Joji Kurisu; Hiroshi Otsuka; Arito Mizobe; Takahiro Kuroda
Original assignee: Krosaki Harima Corporation
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US8037924B2; RU2433884C1; WO2009119301A1; CA2708662A1; CN101932395A; US20090242163A1; BRPI0906712A2; EP2279816A1; CA2708662C; EP2279816B1; CN101932395B; AU2009230356A1; KR20100087770A; AU2009230356B2; KR101035337B1; MX2010008244A; EP2279816A4; ES2386332T3

Abstract

tubo de imersão para lingotamento contínua. a presente invenção refere-se a um tubo de imersão (10) para lingotamento contínuo que reduz o desvio de aço fundido que flui a partir das saídas (14) do tubo (10) e reduz a flutuação de nível na superfície de aço fundido e que é fácil de se fabricar. o tubo de imersão (10) inclui: um corpo tubular (11) com uma parte inferior (15), sendo que o corpo tubular (11) possui uma entrada (13) para a entrada de aço fundido disposto em uma extremidade superior e uma passagem (12) que se estende para dentro do corpo tubular (11) para baixo da entrada (13); e um par de saídas opostas (14) disposto em uma parede lateral em uma seção inferior do corpo tubular (11) para se comunicar com a passagem (12), sendo que o tubo (10) é caracterizado por um par de cristas opostas (16) que se estende horizontalmente sobre uma parede interna e se projeta para dentro da passagem (12) da parede interna (18) entre o par de saídas (14), sendo que a parede interna (18) define a passagem (12).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TUBO DE IMERSÃO PARA LINGOTAMENTO CONTÍNUO.

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um tubo de imersão para lingotamento contínuo para despejar aço fundido a partir de um distribuidor dentro de um molde.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Em um processo de lingotamento contínuo para produzir aço fundido de um formato predeterminado por resfriamento contínuo e solidificação do aço fundido, sendo que o aço fundido é despejado em um molde através de um tubo de imersão de lingotamento contínuo (mais adiante nesse documento, também referido como o tubo de imersão) posicionado na parte inferior de um distribuidor.

[003] Geralmente, o tubo de imersão inclui um corpo tubular com uma parte inferior, e um par de saídas disposto na parede lateral em uma seção inferior do corpo tubular. O corpo tubular possui uma entrada de aço fundido disposta em uma extremidade superior e uma passagem que se estende dentro do corpo tubular abaixo da entrada. O par de saídas se comunica com a passagem. O tubo de imersão é usado com sua seção inferior submersa em aço fundido no molde para impedir a flutuação de aço fundido despejado no ar e a oxidação do mesmo por meio de contato com o ar. Além disso, o uso do tubo de imersão permite a regulação do fluxo de aço fundido no molde e, desse modo, impede que as impurezas flutuem sobre a superfície do aço fundido como escórias e inclusões não-metálicas sejam fixadas no aço fundido.

[004] Nos últimos anos, houve uma demanda para aprimorar a qualidade e produtividade de aço no processo de lingotamento contínuo. O aumento na produtividade de aço com as instalações de produção existentes exige uma elevação na taxa de despejamento (velo

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2/21 cidade). Assim, para aumentar a quantidade de aço fundido que atravessa o tubo de imersão, foram feitas tentativas para aumentar o diâmetro da passagem de tubo e as dimensões das saídas dentro de um espaço limitado no molde.

[005] O aumento das dimensões resulta em desequilíbrios na distribuição de velocidade de fluxo entre os fluxos de saída descarregados das partes inferiores e das partes superiores das saídas, e entre os fluxos de saída descarregados da saída direita e da saída esquerda. Os fluxos desequilibrados (desvios) que colidem sobre as paredes laterais estreitas do molde e então induzem padrões instáveis de fluxo de aço fundido no molde. Como resultado, a flutuação de nível na superfície do aço fundido é causada por fluxos reversos excessivos, e a qualidade do aço é reduzida devido à inclusão de pó no molde, e também ocorrem problemas como quebra de camada resfriada no molde.

[006] O Documento de Patente 1, por exemplo, descreve um tubo de imersão que inclui um corpo tubular, sendo que o corpo possui um par de saídas opostas na parede lateral de uma seção inferior desse. Cada saída oposta é dividida por projeções que se projetam para dentro em duas ou três porções verticalmente dispostas para constituir um total de quatro ou seis saídas (Vide figuras 18 (A) e (B)). O Documento de Patente 1 descreve que o tubo de imersão inibe a obstrução e gera fluxos de saída mais estáveis e controlados, permitindo uma velocidade mais uniforme e giro e redemoinho significativamente reduzido.

[007] Documento de Patente 1 No. de Publicação Internacional

2005/049249

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS QUE SERÃO RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [008] Os presentes inventores realizaram testes de modelo de água referentes ao tubo de imersão do Documento de Patente 1, um tubo de imersão do tipo convencional, e uma modificação do tubo de

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3/21 imersão do tipo convencional (Vide figura 19), para estudar as variações no padrão de fluxo de aço fundido de cada tubo de imersão. O tubo de imersão do tipo convencional inclui um corpo tubular que possui um par de saídas opostas na parede lateral em uma seção inferior. O tubo de imersão do tipo convencional inclui cristas opostas que se projetam para dentro da passagem, as cristas dispostas no meio da passagem entre as saídas opostas.

[009] As figuras 20 (A) e (B) mostram os resultados dos testes de modelo de água referentes aos bocais de imersão. Nas figuras 20 (A) e (B), as abscissas representam os valores médios σ av dos desvios padrão das velocidades dos fluxos reversos sobre os lados direito e esquerdo dos bocais de imersão como observado ao longo da parede lateral estreita do molde. Na figura 20 (A), a ordenada representa a diferença Δσ entre os desvios padrão das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo. Na figura 20 (B), a ordenada representa o valor médio Vav das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo . Além disso, a amostra A corresponde ao tubo de imersão do Documento de Patente 1 (tubo do tipo quatro saídas), a amostra B corresponde ao tubo de imersão do tipo convencional, e a amostra C corresponde ao tubo de imersão do tipo modificado que inclui as cristas no meio da passagem (sobre a parede interna do tubo e no meio da largura da passagem). A figura 20 (A) indica que o tubo de imersão do tipo convencional exibiu a maior diferença Δσ entre os desvios padrão das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo, ou seja, a maior diferença entre as velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo, enquanto o tubo de imersão do Documento de Patente 1 e o tubo de imersão do tipo modificado com a crista no meio da passagem exibiram as menores diferenças entre as velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo. Por outro lado, a figura 20 (B) indica que o tubo de imersão do tipo convencional e o tubo de imersão do Documento

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4/21 de Patente 1 exibiram os maiores valores médios Vav das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo e que o tubo de imersão do tipo modificado com a crista no meio da passagem exibiram o menor valor médio V av.

[0010] A diferença Δσ entre os desvios padrão das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo e o valor médio Vav das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo aumentam com o aumento da velocidade. A partir do ponto de vista de aprimorar a qualidade de aço, deseja-se que Δσ seja 2 cm/s ou menos, e que Vav seja 10 cm/s a 30 cm/s. Nota-se que Δσ de todas as amostras foram 2 cm/s ou menos, enquanto Vav de todas as amostras estavam fora da faixa de 10 cm/s a 30 cm/s.

[0011] No caso do tubo de imersão do Documento de Patente 1 (tubo do tipo quatro saídas), como indicado pelos resultados das análises de fluido nas figuras 21 (A) e (B), quantidades maiores dos fluxos de saída lançados das porções inferiores das saídas enquanto quantidades menores das porções superiores das, com o resultado que as velocidades dos fluxos reversos eram tão altas quanto 35 cm/s. Para as análises de fluido, o molde foi ajustado para possuir dimensões de 1500 mm por 235 mm e a velocidade foi ajustada para 3,0 ton/min. Além disso, o tubo de imersão do Documento de Patente 1, que possui quatro ou mais saídas, não só exige um processo de fabricação bastante complicado, como também possui um problema de induzir o desequilíbrio entre os fluxos de saída no caso de ocorrer obstrução ou desgaste térmico das saídas.

[0012] A presente invenção foi realizada devido às circunstâncias acima, e um objetivo da presente invenção é proporcionar um tubo de imersão para lingotamento contínuo que reduz os desvios de aço fundido que fluem a partir das saídas do tubo e reduz a flutuação de nível na superfície do aço fundido e esse é fácil de se fabricar.

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MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS [0013] Para atingir o objetivo acima, a presente invenção fornece:

um tubo de imersão para lingotamento contínuo que inclui um corpo tubular com uma parte inferior, sendo que o corpo tubular possui uma entrada de aço fundido disposta em uma extremidade superior e uma passagem que se estende dentro do corpo tubular abaixo da entrada; e um par de saídas opostas disposto em uma parede lateral em uma seção inferior do corpo tubular para se comunicar com a passagem, sendo que o tubo de imersão caracterizado por um par de cristas opostas se estende horizontalmente sobre uma parede interna e se projeta para dentro da passagem da parede interna entre o par de saídas, sendo que a parede interna define a passagem. O termo se estende horizontalmente sobre a parede interna como usado aqui se refere a cada crista que se estende horizontalmente a partir de um lado até o outro lado sobre a parede interna, ou seja, de uma borda com uma saída até outra borda com a outra saída. Ao longo da modalidade, as direções são ajustadas com o tubo de imersão disposto em posição ereta.

[0014] No tubo de imersão convencional, os fluxos de saída das porções inferiores das saídas tendem a ser lançados mais além do que aqueles das porções superiores desses, resultando em desequilíbrio na distribuição de velocidade de fluxo. O tubo de imersão de acordo com a modalidade da presente invenção, por outro lado, permite que quantidades suficientes dos fluxos de saída sejam lançadas das porções superiores das saídas devido ao efeito bloqueador das cristas opostas. Adicionalmente, visto que a folga entre as cristas é eficaz na regulação do fluxo, o aço fundido que flui para baixo entre as cristas opostas se torna bilateralmente simétricos em torno do eixo geométrico do tubo de imersão quando observado no plano vertical paralelo à direção de comprimento das cristas. Ao permitir que os fluxos de saí

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6/21 das fluam uniformemente para fora das áreas totais das saídas, o tubo de imersão reduz as velocidades máximas dos fluxos de saída que colidem sobre as paredes laterais estreitas do molde, e, por sua vez, reduz as velocidades dos fluxos reversos. Isso resolve os problemas da flutuação de nível na superfície do aço fundido e da inclusão de pó de molde devido aos fluxos reversos excessivos, e, desse modo, impede a redução da qualidade do aço.

[0015] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, prefere-se que a/a' varie de 0,05 a 0,38 e b/b' varie de 0,05 a 0,5, onde a' e b' são a largura horizontal e o comprimento vertical, respectivamente, das saídas em uma vista frontal; a é a altura de projeção das cristas nas faces de extremidade; e b é a largura vertical das cristas. Ademais, prefere-se que c/b' varie de 0,15 a 0,7, onde c é a distância vertical entre as cristas superiores das saídas em uma vista frontal e centros verticais das cristas.

[0016] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, também prefere-se que cada crista possua porções inclinadas em extremidades opostas. As porções inclinadas são inclinadas para baixo em direção à parte externa do corpo tubular. Adicionalmente, prefere-se cada saída possua uma face de extremidade superior e uma face de extremidade inferior que são inclinadas para baixo em direção à parte externa do corpo tubular no mesmo ângulo de inclinação que as porções inclinadas. Se cada saída possuir a face de extremidade superior e face de extremidade inferior inclinadas para baixo em direção à parte externa do corpo tubular, porém as cristas não são inclinadas para baixo nas extremidades opostas na direção de comprimento, os fluxos de saída através ao longo dos espaços acima das cristas são interrompidos pelas cristas. Como resultado, os fluxos de saída são descarregados para fora das saídas para cima. Os fluxos de saída descarregados, desse modo, colidem com os fluxos reversos na

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7/21 superfície de aço fundido no molde, desestabilizando as velocidades dos fluxos reversos. Por esse motivo, as porções inclinadas nas extremidades opostas de cada crista na direção de comprimento são inclinadas no mesmo ângulo que a face de extremidade superior e face de extremidade inferior de cada saída.

[0017] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, além disso, prefere-se que L2/L1 varie de 0 a 1, onde L1 é a largura da passagem, ao longo de uma direção de comprimento das cristas, imediatamente acima das saídas; e L2 é o comprimento das cristas exceto as porções inclinadas.

[0018] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, além disso, prefere-se que as faces de extremidade superior e faces de extremidade inferior das saídas e as porções inclinadas das cristas sejam inclinadas em um ângulo de inclinação de 0° a 45°.

[0019] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, além disso, prefere-se que cada crista possua faces de extremidade em extremidades opostas em uma direção de comprimento das cristas, sendo que as faces de extremidade são faces verticais perpendiculares à direção de comprimento das cristas.

[0020] No tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção, além disso, prefere-se que o corpo tubular possua um reservatório rebaixado na parte inferior de aço fundido.

EFEITO DA INVENÇÃO [0021] Na presente invenção, um par de cristas opostas é formado para se estender horizontalmente sobre uma parede interna e se projeta para dentro da passagem. A parede interna define a passagem entre o par de saídas. Portanto, o fluxo de aço fundido pode possuir uma distribuição mais uniforme ao longo das saídas. Isso estabiliza a distribuição de velocidade de fluxo e a posição de colisão dos fluxos de saída que colidem sobre as paredes laterais estreita do molde, e

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8/21 reduz as velocidades dos fluxos reversos na superfície do aço fundido no molde. Como resultado, a flutuação no nível de superfície do aço fundido se torna menor e os fluxos sobre os lados direito e esquerdo do tubo de imersão no molde se tornam mais próximos à simetria, permitindo o aprimoramento na qualidade e produtividade do aço no processo de lingotamento contínuo.

[0022] Além disso, o tubo de imersão para lingotamento contínuo da presente invenção pode ser facilmente fabricado ao empregar o processo de formação das saídas em um tubo de imersão tradicional, uma vez que a presente invenção é obtida mediante a formação das cristas opostas sobre a parede interna entre o par de saídas que define a passagem.

[0023] Exemplos de métodos de formação de saídas em um tubo de imersão tradicional incluem: um método caracterizado pela formação de saídas, de um tamanho menor que aquele finalmente pretendido, e então perpendicularmente produzem as saídas para ampliar as saídas e formar cristas de uma dimensão de corte transversal pretendida; e CIP (Prensagem Isostática a Frio) caracterizado por formar reentrâncias em uma barra cortada onde as cristas se formam, então carregar as reentrâncias com argila, um material usado para produzir um corpo tubular, e prensar a argila, formando assim as cristas de uma dimensão de corte transversal pretendida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0024] As figuras 1 (A) e (B) são uma vista em corte vertical, respectivamente, de um tubo de imersão para lingotamento contínuo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0025] A figura 2 é uma vista lateral parcial do tubo de imersão.

[0026] As figuras 3 (A) e (B) são vistas em corte vertical parcial do tubo de imersão.

[0027] A figura 4 é uma vista esquemática para explicar testes de

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9/21 modelo de água.

[0028] As figuras 5 (A) e (B) mostram as relações entre a/a' e Δσ, e entre a/a' e Vav, respectivamente.

[0029] As figuras 6 (A) e (B) mostram as relações entre b/b' e Δσ, e entre b/b' e Vav, respectivamente.

[0030] As figuras 7 (A) e (B) mostram as relações entre c/b' e Δσ, e entre c/b' e Vav, respectivamente.

[0031] As figuras 8 (A) e (B) mostram as relações entre L2/L1 e Δσ, e entre L2/L1 e Vav, respectivamente.

[0032] As figuras 9 (A) e (B) mostram as relações entre R/a' e Δσ, e entre R/a' e Vav, respectivamente.

[0033] As figuras 10 (A) e (B) são vistas esquemáticas de modelos de simulação, usadas em análises de fluido, do tubo de imersão de acordo com a modalidade da presente invenção e técnica anterior, respectivamente.

[0034] As figuras 11 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0035] As figuras 12 (A) e (B) mostram show padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido de acordo com a técnica anterior.

[0036] A figura 13 mostra um gráfico da relação entre Δθ e Vav.

[0037] As figuras 14 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido (θ = 0°) de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0038] As figuras 15 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respecti

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10/21 vamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido (θ = 25°) de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0039] As figuras 16 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido (θ = 35°) de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0040] As figuras 17 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido (θ = 45°) de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0041] As figuras 18 (A) e (B) são uma vista em corte vertical e uma vista em corte horizontal, respectivamente, de um tubo de imersão para lingotamento contínuo de acordo com o Documento de Patente 1.

[0042] A figura 19 é uma vista em corte vertical parcial de um tubo de imersão para lingotamento contínuo que inclui cristas de projeção no meio da passagem entre as saídas opostas.

[0043] As figuras 20 (A) e (B) mostram gráficos que representam a relação entre o_av e Δσ, e a relação entre o_av e V_av, respectivamente.

[0044] As figuras 21 (A) e (B) mostram padrões de fluxo de fluido como observado em um plano vertical e um plano horizontal, respectivamente, ambos obtidos como resultado de análise de fluido realizada utilizando o tubo de imersão de acordo com o Documento de Patente

1.

DESCRIÇÃO DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS [0045] 10: tubo de imersão (tubo de imersão para lingotamento contínuo), 11: corpo tubular, 12: passagem, 13: entrada, 14: saída, 14a: face de extremidade superior, 14b: face de extremidade inferior, 15: parte inferior, 16: crista, 16a: porção inclinada, 16b: porção horizontal, 17: reservatório rebaixado, 18: parede interna, 21: molde, 22:

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11/21 detector de velocidade de fluxo, 23: parede lateral estreita

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0046] Com referência aos desenhos em anexo, uma modalidade da presente invenção é descrita para um melhor entendimento da presente invenção.

[0047] As figuras 1 (A) e (B) mostram a estrutura de um tubo de imersão para lingotamento contínuo (mais adiante nesse documento, também referido como tubo de imersão) 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O tubo de imersão 10 inclui um corpo tubular cilíndrico 11 com uma parte inferior 15. O corpo tubular 11 possui uma entrada 13 para a entrada de aço fundido na extremidade superior de uma passagem 12 que se estende dentro do corpo tubular

11. O corpo tubular 11 também possui um par de saídas opostas 14, 14 disposto sobre a parede lateral em uma seção inferior dessa para se comunicar com a passagem 12. O corpo tubular 11 é feito de um material refratária como alumina-grafite visto que exige-se que o tubo de imersão 10 possua resistência à divisão e resistência à corrosão.

[0048] As saídas 14, 14 possuem uma configuração retangular com cantos arredondados, quando observadas em uma vista frontal. O corpo tubular 11 possui cristas opostas 16, 16 que se estendem na direção horizontal sobre uma parede interna 18 e se projetam para dentro da passagem 12 da parede interna 18, e a parede interna 18 define a passagem 12, entre o par de saídas 14, 14. Ou seja, as cristas opostas 16, 16 são dispostas simetricamente em torno de um plano vertical que atravessa os centros das respectivas saídas 14, 14. A folga entre as cristas 16, 16 é constante. Cada crista 16 possui porções inclinadas 16a, 16a nos lados opostos na direção de comprimento dessas, essas são inclinadas para baixo em direção à parte externa do corpo tubular 11 (Vide figura 3). Cada saída 14 possui uma face de extremidade superior 14a e uma face de extremidade inferior 14b que são inclinadas

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12/21 para baixo em direcao à parte externa do corpo tubular 11. Nessa modalidade, as porções inclinadas 16a, 16a das cristas 16, 16 e a face de extremidade superior 14a e face de extremidade inferior 14b das saídas 14, 14 são inclinadas no mesmo ângulo de inclinação.

[0049] Cada crista 16, 16 se estende horizontalmente a partir de um lado até o outro lado na parede interna 18, ou seja, de uma borda com uma saída 14 até a outra borda com a outra saída 14. De preferência, as faces de extremidade de cada crista 16 nas extremidades opostas na direção de comprimento são faces verticais perpendiculares à direção de comprimento das cristas 16, 16 como mostrado na figura 3 (A). Se o corpo tubular 11 for cilíndrico, etc., entretanto, as faces de extremidade podem possuir uma curvatura que é compatível com a superfície externa do corpo tubular 11 como mostrado na figura 3 (B). As faces de extremidade que possuem tal curvatura não afetam os fluxos de descarga do aço fundido.

[0050] De preferência, o corpo tubular 11 possui na parte inferior um reservatório rebaixado 17 de aço fundido. Embora a ausência do reservatório rebaixado 17 na parte inferior 15 não influencie de modo adverso o efeito da presente invenção, o reservatório rebaixado 17 de aço fundido permite uma distribuição mais uniforme e estável de aço fundido entre as saídas 14, 14 contendo temporariamente o aço fundido despejado no tubo de imersão 10. Isso não influencia o efeito da presente invenção seja a largura horizontal a' das saídas 14, 14 igual ou não à largura da passagem 12 (no caso onde a passagem 12 é cilíndrica, o diâmetro dessa).

TESTES DE MODELO DE ÁGUA [0051] A seguir são descritos testes de modelo de água que foram realizados utilizando modelos do tubo de imersão 10 para determinar a configuração ótima das saídas 14, 14 com as cristas 16, 16 entre essas.

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13/21 [0052] Os parâmetros usados para determinar a configuração ótima das saídas 14, 14 com as cristas 16, 16 entre essas são definidos da seguinte maneira. A largura horizontal e comprimento vertical das saídas 14, 14, como observado em uma vista frontal são a' e b', respectivamente; a altura de projeção das cristas 16, 16 nas faces de extremidade é a e a largura vertical das cristas 16, 16 é b, sendo que as cristas 16, 16 possuem um corte transversal substancialmente retangular; e a distância vertical entre as bordas superiores das saídas 14, 14 até os centros no sentido da largura vertical das cristas 16, 16 é c (Vide figura 2). Aqui, o termo corte transversal substancialmente retangular pretende incluir um corte transversal retangular com cantos arredondados. A largura da passagem 12, na direção de comprimento das cristas 16, 16, imediatamente acima das saídas 14, 14 é Li, e o comprimento das cristas 16, 16 exceto as porções inclinadas 16a, 16a (ou seja, o comprimento das porções horizontais 16b, 16b) é L2 (Vide figura 3). O ângulo de inclinação para baixo das porções inclinadas 16a, 16a nas cristas 16, as faces de extremidade superior 14a, 14a, e as faces de extremidade inferior 14b, 14b das saídas 14 é θ, e o raio de curvatura dos cantos arredondados das saídas 14, 14 é R.

[0053] A figura 4 é uma vista esquemática para explicar os testes de modelo de água. Um molde de escala 1/1 21 foi feito a partir de uma resina acrílica. O molde 21 foi dimensionado de modo que o comprimento dos lados longos (na figura 4, na direção esquerdadireita) fosse 925 mm e que o comprimento dos lados curtos (na figura 4, em uma direção perpendicular à superfície superior) fosse 210 mm. A água foi circulada através do tubo de imersão 10 e do molde 21 por meio de uma bomba em uma taxa equivalente a uma taxa de retirada de 1,4 m/min.

[0054] O tubo de imersão 10 foi colocado no centro do molde 21 de modo que as saídas 14, 14 faceiem as paredes laterais estreitas

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14/21

23, 23 do molde 21. Os detectores de velocidade de fluxo do tipo propulsor 22, 22 foram instalados 325 mm (1/4 do comprimento dos lados longos do molde 21) fora das paredes laterais estreitas 23, 23, respectivamente, do molde 21 e 30 mm de profundidade da superfície da água. Então, as velocidades dos fluxos reversos Fr, Fr foram medidas durante três minutos. Após isso, a diferença Δσ entre os desviospadrão das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo Fr, Fr e a velocidade média Vav desses foi calculada e os resultados foram avaliados.

[0055] Aqui, uma descrição será feita com referência à correlação entre a velocidade de fluxo reverso e a taxa de despejamento (velocidade).

[0056] Os testes de modelo de água foram realizados para esclarecer tanto a correlação entre a diferença Δσ entre os desvios padrão das velocidades dos fluxos reversos sobre os lados direito e esquerdo do tubo de imersão e a velocidade e a correlação entre o valor médio Vav das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo e a velocidade. Os resultados dos testes de modelo de água indicaram que os valores Δσ e Vav aumentaram proporcionalmente à elevação na velocidade. O molde e tubo de imersão previstos para os testes foram dimensionados de modo que o molde possua o comprimento de 700 mm a 2000 mm e a largura de 150 mm a 350 mm e a passagem do tubo de imersão possua uma área de corte de 15 cm² a 120 cm² (diâmetro de 50 mm a 120 mm), tais dimensões são normalmente aplicadas em lingotamento contínuo de placas.

[0057] Quando a velocidade estiver abaixo de 1,4 ton/min, as velocidades dos fluxos reversos na superfície do aço fundido são muito lentas. Entretanto, quando a velocidade estiver acima de 7 ton/min, as velocidades dos fluxos reversos são muito rápidas, fazendo com que o risco de uma redução na qualidade de aço devido à flutuação de nível

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15/21 aumentada na superfície do aço fundido e devido à inclusão de pó de molde. Consequentemente, foi desejado que a velocidade fosse 1,4 ton/min a 7 ton/min. O teste mostrou que a velocidade estava dentro da faixa ótima mencionada acima quando a diferença Δσ entre os desvios-padrão das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo for 2,0 cm/s ou abaixo disso e quando o valor médio Vav das velocidades dos fluxos reversos direito e esquerdo for 10 cm/seg a 30 cm/s. Consequentemente, Δσ de 2,0 cm/s e abaixo disso e Vav de 10 cm/s a 30 cm/s foram obtidas como faixas críticas na avaliação dos resultados mencionados abaixo dos testes de modelo de água realizados para determinar o parâmetro das saídas.

[0058] As velocidades nos testes de modelo de água foram convertidas utilizando a equação: gravidade específica de aço fundido/gravidade específica de água = 7,0. Então, as velocidades acima são equivalentes às velocidades de aço fundido.

[0059] A figura 5 (A) mostra um gráfico que representa a correlação entre a/a' e Δσ. A figura 5 (B) mostra um gráfico que representa a correlação entre a/a' e Vav. Nessas figuras, os pontos ♦ representam medidas de teste individuais e a linha sólida representa uma curva de regressão, e essas representações se aplicam às figuras que serão mencionadas posteriormente. As figuras 5 (A) e (B) indicam que Δσ era 2,0 cm/s ou abaixo disso e Vav era 10 cm/seg a 30 cm/seg, quando a/a' estiver dentro da faixa de 0,05 a 0,38.

[0060] Quando a/a' estiver abaixo de 0,05, as cristas não exibiram suficientemente os efeitos de interrupção e regulação do fluxo, fazendo com que (1) os fluxos assimétricos nos lados direito e esquerdo do tubo de imersão no molde e (2) os fluxos reversos possuam velocidades além de 30 cm/s. Isso poderia resultar em uma ampla flutuação no nível da superfície do aço fundido, e efeitos adversos como inclusão de pó de molde. Por outro lado, quando a/a' for além de 0,38, os fluxos

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16/21 de saída nas porções inferiores das saídas velocidades são ligeiramente um tanto lentos, ou seja, os fluxos de saída nas porções superiores das saídas possuem velocidades excessivas, e os fluxos reversos possuem velocidades além de 30 cm/s. Isso poderia resultar em uma ampla flutuação no nível de superfície do aço fundido, e efeitos adversos como inclusão de pó de molde.

[0061] Os outros parâmetros usados no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: b/b' = 0,25, c/b' = 0,57, L2/L1 = 0,83, θ = 15°, e R/a' = 0,14.

[0062] A figura 6 (A) mostra um gráfico que representa a correlação entre b/b' e Δσ. A figura 6 (B) mostra um gráfico que representa a correlação entre b/b' e Vav. Essas figuras indicam que quando b/b' estiver dentro da faixa de 0,05 a 0.5, Δσ é 2,0 cm/seg ou abaixo disso e Vav é 10 cm/s a 30 cm/s.

[0063] Quando b/b' estiver fora da faixa de 0,05 a 0,5, os mesmos fenômenos podem ocorrer como observado quando a/a' estiver fora da faixa ótima de 0,05 a 0,38: uma ampla flutuação no nível de superfície do aço fundido, e efeitos adversos como inclusão de pó de molde. Os outros parâmetros usados no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: a/a' = 0,21, c/b' = 0,48, L2/L1 = 0,77, θ = 15°, e R/a' = 0,14.

[0064] A figura 7 (A) mostra um gráfico que representa a correlação entre c/b' e Δσ. A figura 7 (B) mostra um gráfico que representa a correlação entre c/b' e Vav. As figuras 7 (A) e (B) indicam que Δσ é menos sensível à alteração e c/b', enquanto Vav é 10 cm/seg a 30 cm/s quando c/b' estiver dentro da faixa de 0,15 a 0,7. Quando c/b' estiver fora da faixa de 0.15 a 0,7, os mesmos fenômenos podem ocorrer como observado quando a/a' estiver fora da faixa ótima de 0,05 a 0,38: uma ampla flutuação no nível de superfície do aço fundido, e efeitos adversos como inclusão de pó de molde. Os outros parâmetros usa

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17/21 dos no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: a/a' = 0,24, c/b' = 0,25, L2/L1 = 0,77, θ = 15°, e R/a' = 0,14.

[0065] A figura 8 (A) mostra um gráfico que representa a correlação entre L2/L1 e Δσ. A figura 8 (B) mostra um gráfico que representa a correlação entre L2/L1 e Vav. Essas figuras indicam que Δσ é 2,0 cm/seg ou abaixo disso e Vav é 10 cm/seg a 30 cm/seg quando L2/L1 estiver dentro da faixa de 0 a 1. L2/L1 = 0 significa L2 = 0, ou seja, que as cristas 16, 16 possuem um formato de V invertido sem porções horizontais 16b, 16b. Quando L2/L1 for acima de 1, a fabricação do tubo de imersão pode ser difícil. Os outros parâmetros usados no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: a/a' = 0,29, b/b' = 0,25, c/b' = 0,5, θ = 15°, e R/a' = 0,14. Nas figuras 8 (A) e (B), os pontos ◊ representam medidas de testes comparativos utilizando um tubo de imersão que não possui cristas 16.

[0066] A figura 9 (A) mostra um gráfico que representa a correlação entre R/a' e Δσ. A figura 9 (B) mostra um gráfico que representa a correlação entre R/a' e Vav. R/a'=0,5 significa que as saídas possuem um formato elíptico ou circular. A figura 9 (A) indica que à medida que R/a' aumenta, Δσ aumenta apenas ligeiramente e não possui uma alteração maior. Por outro lado, a figura 9 (B) indica que com o aumento de R/a' e, desse modo, com a redução da área de saída, as velocidades dos fluxos reversos Vav aumentam, porém que Vav está dentro da faixa de 10 cm/s a 30 cm/s. Assim, o teste provou que as cristas foram eficazes mesmo que os cantos arredondados das saídas possuam um raio de curvatura grande. Os outros parâmetros usados no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: a/a' = 0,13, b/b' = 0,25, c/b' = 0,4, L2/L1 = 1, e θ = 0°. O molde usado no presente teste possui dimensões de 1500 mm por 235 mm e a velocidade é de 3,0 ton/min.

[0067] A tabela 1 mostra os resultados de testes de modelo de água realizados utilizando os bocais de imersão para lingotamento

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18/21 contínuo de acordo com a modalidade da presente invenção, sendo que um tubo possui o reservatório rebaixado para aço fundido na parte inferior do corpo tubular, o outro não possui reservatório rebaixado. A Tabela 1 indica que Δσ e Vav não variam muito dependendo da presença ou ausência do reservatório rebaixado e estavam nas faixas ótimas. Os outros parâmetros usados no presente teste foram ajustados aos seguintes valores: a/a' = 0,14, b/b' = 0,33, c/b' = 0,5, L2/L1 = 1, θ = 0°, e R/a' = 0,14. O molde possui dimensões de 1200 mm por 235 mm e a velocidade é de 2,4 ton/min.

T abela 1

	Com reservatório rebaixado	Sem reservatório rebaixado
Δσ (cm/s)	1,17	1,32
Vav (cm/s)	26,3	28,4

ANÁLISE DE FLUIDO [0068] Uma descrição será feita com relação às análises de fluido sobre os fluxos de saída do tubo de imersão para lingotamento contínuo de acordo com a modalidade da presente invenção e aqueles de um tubo de imersão de acordo com a técnica anterior.

[0069] As análises de fluido foram realizadas utilizando FLUENT (software de análise de fluido) desenvolvido por Fluent Asia Pacific Co., Ltd. A figura 10 (A) mostra um modelo de simulação do tubo de imersão de acordo com a modalidade da presente invenção, enquanto a figura 10 (B) mostra um modelo de simulação de um tubo de imersão de acordo com a técnica anterior. O tubo usado nas análises de acordo com a técnica anterior inclui um corpo cilíndrico com uma parte inferior, e um par de saídas opostas dispostas na parede lateral em uma seção inferior do corpo. O par de saídas opostas está em comunicação com a passagem. O tubo de imersão de acordo com a modalidade

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19/21 da presente invenção foi obtido fornecendo o tubo convencional com cristas opostas. A seguir estão as especificações da crista: a/a' = 0,13, b/b' = 0,13, c/b' = 0,43, L2/L1 = 0,68, e θ = 15°. As análises foram realizadas com base na suposição que o molde possui 1540 mm de comprimento e 235 mm de largura e que a velocidade é de 2,7 ton/min.

[0070] As figuras 11 (A) e (B) representam os resultados das análises de fluido de acordo com a modalidade da presente invenção. As figuras 12 (A) e (B) representam os resultados das análises de fluido de acordo com a técnica anterior. Essas figuras indicam que o modelo de simulação de acordo com a modalidade da presente invenção reduziu os desvios direito e esquerdo no molde, e reduziu as velocidades dos fluxos reversos na superfície do aço fundido, como comparado com o modelo de simulação de acordo com a técnica anterior. Como resultado, a flutuação de nível na superfície de aço fundido pode diminuir, aprimorando a qualidade de placas e a eficiência de produção de lingotamento de alta velocidade de placas.

[0071] A figura 13 mostra o valor médio Vav que foi calculado pela análise de fluido de acordo com a presente invenção. O valor médio Vav é a média das velocidades e dos fluxos reversos direito e esquerdo quando o ângulo de inclinação das porções inclinadas das cristas variar com relação ao ângulo de inclinação das faces de extremidade superior e inferior das saídas. Na figura 13, a diferença Δθ é a diferença entre o ângulo de inclinação das porções inclinadas das cristas e o ângulo de inclinação das faces de extremidade superior e inferior das saídas. Quando Δθ for um valor negativo, as porções inclinadas das cristas são menos inclinadas do que as faces de extremidade superior e inferior das saídas. A figura 13 indica que Vav é menor quando Δθ for zero, ou seja, quando as porções inclinadas das cristas possuírem o mesmo ângulo de inclinação que as faces de extremidade superior e faces de extremidade inferior das saídas. A figura 13 também mostra

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20/21 que Vav estava dentro da faixa de 10 cm/s a 30 cm/s quando Δθ variar de -10° a +7°, e as velocidades dos fluxos reversos forem favoráveis.

[0072] Com relação ao tubo de imersão para lingotamento contínuo de acordo com a modalidade da presente invenção, um estudo adicional foi realizado por análises de fluido sobre as alterações nos fluxos de saída originados ao variar o ângulo de inclinação das po rções inclinadas das cristas em sincronização com aquele das faces de extremidade superior e faces de extremidade inferior das saídas. Os resultados das análises de fluido são mostradas nas figuras 14 a 17. A seguir estão as especificações da crista usadas nas análises de fluido.

[0073] Figuras 14 (A) e (B): a/a' = 0,13, b/b' = 0,25, c/b' = 0,4, L2/L1 = 1, θ = 0°, velocidade = 3,0 ton/min [0074] Figuras 15 (A) e (B): a/a' = 0,13, b/b' = 0,13, c/b' = 0,43,

L2/L1 = 0,68, θ = 25°, velocidade = 2,7 ton/min [0075] Figuras 16 (A) e (B): a/a' = 0,13, b/b' = 0,13, c/b' = 0,43,

L2/L1 = 0,68, θ = 35°, velocidade = 2,7 ton/min [0076] Figuras 17 (A) e (B): a/a' = 0,13, b/b' = 0,13, c/b' = 0,43,

L2/L1 = 0,68, θ = 45°, velocidade = 2,7 ton/min [0077] Os resultados das análises de fluido mostrados nas figuras a 17 e os resultados das análises de fluido mencionados acima com θ = 15° mostrados nas in figuras 11 (A) e (B) indicam que os desvios nos fluxos de saída no molde foram reduzidos e também as velocidades dos fluxos reversos na superfície de aço fundido foram reduzidas quando o ângulo de inclinação variar de 0° a 45°.

[0078] Embora uma modalidade da invenção tenha sido descrita e ilustrada acima, deve ser entendido que essas são exemplificativas da invenção e não devem ser consideradas como limitativas. A presente invenção inclui outras modalidades e modificações feitas sem que se desvie do espírito ou escopo da presente invenção. Por exemplo, a modalidade descrita acima emprega um tubo de imersão que possui

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21/21 um corpo tubular cilíndrico, entretanto, o corpo tubular pode possuir um formato angular de outros tipos de formatos. Também, a modalidade descrita acima emprega porções inclinadas em extremidades opostas de cada crista, entretanto, a face de extremidade superior e face de extremidade inferior de cada saída podem ser horizontais sem fornecer porções inclinadas. Ademais, as saídas de um tubo de imersão possuem, de preferência, um formato retangular, porém podem possuir um formato oval ou elíptico.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0079] A presente invenção pode ser utilizada em instalações de lingotamento contínuo que empregam um tubo de imersão de lingotamento contínuo para despejar aço fundido a partir de um distribuidor dentro de um molde. Mediante a utilização da presente invenção, o nível de flutuação na superfície de aço fundido pode ser reduzido e os fluxos de saída sobre os lados direito e esquerdo do tubo de imersão se tornam simétricos. Portanto, é possível aprimorar a qualidade e produtividade de aço no processo de lingotamento contínuo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Tubo de imersão (10) para lingotamento contínuo incluindo: um corpo tubular (11) com uma parte inferior (15), o corpo tubular (11) tendo uma entrada de aço fundido disposto em uma extremidade superior e uma passagem (12) que se estende para dentro do corpo tubular (11) para baixo a partir da entrada (13); e um par de saídas opostas (14) dispostas em uma parede lateral em uma seção inferior do corpo tubular (11) para se comunicar com a passagem (12), caracterizado pelo fato de que ainda compreende um par de cristas opostas (16) que se estende horizontalmente sobre uma parede interna (18) e se projeta para dentro da passagem (12) a partir da parede interna (18) entre o par de saídas (14), a parede interna (18) definindo a passagem (12);

o tubo de imersão (10) tendo a/a' varia de 0,05 a 0,38 e b/b' variando de 0,05 a 0,5, onde a' e b' são uma largura horizontal e um comprimento vertical, respectivamente, das saídas (14) em uma vista frontal; a é uma altura de projeção das cristas (16) nas faces de extremidade; e b é uma largura vertical das cristas (16); com c/b' variando de 0,15 a 0,7, onde c é uma distância vertical entre as cristas superiores das saídas (14) em uma vista frontal e centros verticais das cristas (16); e L2/L1 variando de 0 a 1, onde L1 é uma largura da passagem (12), ao longo de uma direção de comprimento das cristas (16), imediatamente acima das saídas (14); e L2 é um comprimento das cristas (16b) exceto as porções inclinadas (16a); sendo que as faces de extremidade superior (14a) e faces de extremidade inferior (14b) das saídas e as porções inclinadas (16a) das cristas (16) são inclinadas em um ângulo de inclinação de 0° a 45° para baixo;

o corpo tubular (11) possuindo na parte inferior um reservatório rebaixado (17) para aço fundido.